Neurosciences de l'éducation

De
Publié par

De nouvelles méthodes permettent d'explorer les différences interindividuelles dans l'anatomie du cerveau et dans ses modalités de fonctionnement. Dans le futur, la nouveauté des résultats qu'apporteront les techniques de neuro-imagerie sera directement conditionnée par la qualité des paradigmes cognitifs qui seront mis en œuvre pour sonder l'esprit. Ces résultats influenceront la conduite des actes éducatifs et de formation : remédiations pour les dyslexiques, nouveaux apports pour l'apprentissage de la lecture, traitement des dyscalculies et des troubles des apprentissages…
Publié le : lundi 1 novembre 2004
Lecture(s) : 232
EAN13 : 9782296377967
Nombre de pages : 293
Voir plus Voir moins
Cette publication est uniquement disponible à l'achat

NEUROSCIENCES

DE L'ÉDUCATION

Mouvement des savoirs Collection dirigée par Bernard Andrieu
L' enjeu de la collection est de décrire la mobilité des Savoirs entre des sciences exactes et des sciences humaines. Cette sorte de mobilogie épistémologique privilégie plus particulièrement les déplacements de disciplines originelles vers de nouvelles disciplines. L'effet de ce déplacement produit de nouvelles synthèses. Au déplacement des savoirs correspond une nouvelle description. Mais le thème de cette révolution épistémologique présente aussi l'avantage de décrire à la fois la continuité et la discontinuité des saVOIrs: un modèle scientifique n'est ni fixé à l'intérieur de la science qui l'a constitué, ni défrnitivement fixé dans I'histoire des modèles, ni sans modifications par rapport aux effets des modèles par rapport aux autres disciplines ( comme la réception critique, ou encore la concurrence des modèles). La révolution épistémologique a instauré une dynamique des savoirs. La collection accueille des travaus d'histoire des idées et des sciences présentant les modes de communication et de constitution des savoirs innovants.

Déjà parus
Antoine ZAPATA, L'épistémologie des pratiques. Pour l'unité
du savoir, 2004.

Stéphane HÉAS, Anthropologie des relaxations, 2004. Georges CHAPOUTHIER, L'animal humain, Traits et spécificités, 2004. Annette CHOMARD-LEXA, Lucien Cuénot. L'intuition naturaliste, 2004. Philippe ROUSSEAUX, Le théâtre de la classe. L'enseignant, un acteur pédagogique, 2003. Hervé ETCHART, Le démon et le nombre, 2003. Muriel FRISCH, Evolutions de la documentation, Naissance d'une discipline scolaire, 2003. Herbert FEIGL, Le « Mental» et le « Physique », 2002. Bernard ANDRIEU, L'interprétation des gènes, 2002. Bernard BARSOTTI, Bachelard critique de Husserl, 2002. Suzanne Sainte-Anne DARGASSIES, Recherches néonatales, 1941-1986,2002.

Fabien Dworczak

NEUROSCIENCES DE L'ÉDUCATION

Cerveau et apprentissages

Préface de Marc Jeannerod

L'Harmattan 5-7, rue de l'École-Polytechnique 75005 Paris FRANCE

LtHarmattan Hongrie Konyvesbolt Kossuth L. u. 14-16 1053 Budapest

L'Harmattan Italia Via Degli Artisti, 15 10124 Torino ITALIE

@L'Hannatlan,2004 ISBN: 2-7475-7342-7 EAN: 9782747573429

SOMMAIRE

PREFACE

7 Il 29

INTRODUCTION

PARTIE 1 : CERVEAU, INTELLIGENCE, MEMOIRE Chapitre Chapitre Chapitre Chapitre Chapitre 1 : Le cerveau 29 2 : L'intelligence 37 3 : La mémoire 43 4 : Génétique et intelligence 55 5 : Les formes de l'intelligence 67 79

PARTIE 2: L'IMAGERIE MENTALE Chapitre Chapitre Chapitre Chapitre Chapitre Chapitre Chapitre Chapitre

6 : Généralités 79 7 : Les différents niveaux d'analyse 91 8 : Le cerveau en images 99 9 : La construction des images mentales 107 10 : L'interprétation des mots 113 Il : La séquence des opérations mentales 127 12 : Les réseaux de l'attention 139 13 : Cerveau et esprit 155 165

PARTIE 3 : LES NEUROSCIENCES ET LES APPRENTISSAGES

Chapitre 14 : Les troubles de l'attention 165 Chapitre 15 : Améliorer la mémoire? 169 Chapitre 16 : Le système de récompense du cerveau 171 Chapitre 17 : La dyslexie 175 Chapitre 18 : L'apprentissage, une empreinte dans le cortex 183 Chapitre 19 : La modification des aires cérébrales par l'environnement 189 Chapitre 20 : Neurosciences et langages 197 Chapitre 21 : Neurogénétique et éducation: quelle place l'éducation dans le déterminisme génétique? 211 Chapitre 22 : Emotion et cognition 219 Chapitre 23 : Pour une psychobiologie des apprentissages? 227 CONCLUSION BIBLIOGRAPHIE 263 277 291

TABLE DES MATIERES

5

Préface Le débat lancé par l'ouvrage de F. Dworczak est un débat essentiel. Partant du constat que nos acquisitions, nos apprentissages sont le résultat de modifications de nôtre cerveau sous l'influence de l'expérience et de l'éducation, l'auteur propose d'ouvrir un nouveau domaine de recherche, les neurosciences de l'éducation, où les sciences de l'éducation pourraient interagir avec les neurosciences. Au cours des dernières décennies, la psychologie cognitive a profondément renouvelé les conceptions sur le développement de l'enfant. De leur côté, les neurosciences ont enregistré des progrès inespérés, aussi bien dans la compréhension des mécanismes intimes de l'apprentissage que dans l'étude des processus cognitifs chez l'Homme. Il n'est donc pas surprenant que l'enfant, et singulièrement l'élève, devienne le centre d'un vaste champ d'application interdisciplinaire qui englobe la psychologie, la linguistique, les sciences de l'ordinateur et la biologie. Une grande partie du livre est consacrée aux données récentes sur le fonctionnement cérébral. L'auteur, qui participe depuis plusieurs années aux activités de l'Institut des Sciences Cognitives de Lyon, a acquis la maîtrise de ce domaine complexe. TI expose avec compétence les méthodes d'analyse du fonctionnement cérébral normal par la neuro-imagerie, ainsi que les données plus classiques sur l'anatomie du cortex cérébral, l'asymétrie des hémisphères cérébraux, ou encore la contribution de l'étude de patients porteurs de lésions à la compréhension des mécanismes de l'attention, du langage ou de la mémoire. La présence de plusieurs chapitres focalisés sur ces fonctions qui sont au centre du processus éducatif, était évidemment attendue dans le cadre d'un tel travail. Mais F. Dworczak va plus loin. Pour ce qui est de la mémoire, par exemple, son exposé inclut de manière 7

détaillée les données neurophysiologiques sur les remaniements synaptiques responsables de la fixation des traces mnésiques, ainsi que les modèles connexionnistes pouvant expliquer les passages entre la mémoire de travail et les mémoires à long terme. De plus, toujours dans le domaine de la mémoire, il envisage le rôle des mécanismes affectifs dans la fixation et la réactivation des traces, ignorant ainsi la vieille (et stérile) querelle entre les tenants d'une éducation purement intellectuelle et ceux qui insistent sur le rôle de la motivation, du système émotionnel et des liens psycho-sociaux dans l'acquisition des connaissances. Il est vrai que le cerveau, qui régule aussi bien les mécanismes cognitifs que les mécanismes affectifs, constitue le lien entre ces différentes facettes du fonctionnement mental. Cet exposé débouche sur des questions et propose quelques pistes nouvelles pour comprendre certains des obstacles que rencontre l'éducateur: comment interpréter les troubles de l'attention chez l'enfant? Peut-on améliorer la mémoire? Comment développer la motivation? La dyslexie occupe une place à part dans cette énumération. L'auteur décrit avec précision les travaux récents sur ce problème qui semble concerner près de 10% de la population scolaire. Bien que les interprétations fondées sur l'anatomie du cortex cérébral restent encore très fragiles, elles justifient l'utilisation de méthodes de re-éducation. La neuro-imagerie fournit de nombreux exemples de l'influence de l'apprentissage intensif sur les zones corticales concernées (on pense bien sûr à l'expansion de la zone contrôlant les mouvements des doigts chez les violonistes), renforçant l'idée d'un contrôle des réseaux nerveux par l'expérience et les stimulations issues de l'environnement. Ce problème de l'influence de l'environnement sur les réseaux nerveux et sur les processus cognitifs qui en dépendent est bien le thème principal du livre de F. 8

Dworczak. On en retrouve l'écho dans les chapitres qui traitent de l'intelligence. On connaît l'intensité du débat sur ce sujet délicat entre tous. Pour les uns, l'intelligence est un processus global déterminant l'aptitude à résoudre des tâches complexes indépendant de tout savoir ou de toute acquisition; c'est donc un produit de la biologie, et non un artéfact social. Pour d'autres, plus nuancés, l'intelligence n'est pas une mais multiple et se traduit par des profils individuels, chacun possédant en quelque sorte sa propre forme d'intelligence. Les enfants dits surdoués, par exemple, présentent souvent des aptitudes précoces et remarquables dans certains domaines (mathématiques, musique), mais peuvent avoir de graves lacunes dans le domaine du langage ou de l'établissement des liens sociaux. D'autres enfin, dont l'auteur fait partie, adoptent une position résolument ouverte. Ils rejettent l'attitude conservatrice de ceux qui minimisent le rôle de l'environnement dans le développement cognitif, attitude qui conduit au fatalisme éducatif. Tout indique au contraire que le cerveau est façonné par l'apport extérieur au cours du développement individuel et que l'expression génétique elle-même dépend en grande partie des stimulations de l'environnement. C'est une belle réussite que d'avoir su montrer la contribution d'une approche scientifique raisonnée et informée aux problèmes posés par l'éducation des enfants. Le mérite de F. Dworczak est d'avoir perçu que la solution de ces problèmes ne se situe pas dans la spécialité même des sciences de l'éducation, trop absorbées par les contraintes inhérentes à l'exercice du métier d'éducateur, mais qu'elle doit nécessairement provenir de compétences extérieures. Marc Jeannerod, Décembre 2003

9

Originellement un "savoir" existerait matériellement comme réalité "neuronale", comme réalisation neurophysiologique dans un ou plusieurs cerveaux avant d'être stabilisé, codifié, grâce au langage et à l'écriture. TI serait ainsi devenu reproductible et transmissible. TIpourrait être intéressant de connaître de façon plus précise ce qui se produit dans le corps pendant que nous réfléchissons, parlons, effectuons une opération quelconque ou ressentons une émotion. Aussi, depuis quelques années le "cognitif' a fait une entrée en force, et s'est répandu dans tous les secteurs des sciences et des techniques humaines. Les chercheurs du CNRS, linguistes, psychologues, neurobiologistes se sont vus enrôlés sous la bannière du cognitivisme par le biais d'un nouveau département "cognisciences". Le philosophe ou sociologue des sciences pourrait réfléchir sur les raisons d'un tel engouement; pourtant, il paraît évident, aujourd'hui, que le paradigme du cognitif est présent dans nombre de recherches. Ainsi, les sciences cognitives se constituent comme un nouveau champ de recherches pluridisciplinaires, lieu d'interactions entre les travaux sur le fonctionnement du cerveau, les propriétés du psychisme, les modèles physiques et formels de ces propriétés et les recherches théoriques et technologiques sur "l'intelligence". Ces recherches relèvent de plusieurs domaines, dont les neurosciences, en tant qu'elles étudient les bases neuronales des fonctions cognitives chez l'homme (et chez l'animal), leurs déterminants génétiques et épigénétiques et leurs altérations pathologiques. Par ailleurs, les recherches en psychologie, en linguistique et en anthropologie, sur les activités intelligentes (langage, raisonnement, perception, action...) viseraient à repérer des invariants cognitifs et à reconstruire, voire à modéliser, les opérations qui sous-tendent les facultés et aptitudes humaines, individuelles et sociales. La nature même des problèmes abordés par les sciences cognitives et leur complexité sollicitent la recherche philosophique et la recherche dans les domaines des sciences de l'éducation. Les déterminants épigénétiques dans la "construction" du cerveau, dans la formation de l'être humain, participent de choix éducatifs, de choix culturels. En même temps que nous apprenons à notre cerveau, notre cerveau nous Il

apprend, pour, peut-être, un jour, nous donner les clés de notre entendement et de nos songes. Aujourd'hui, si un consensus existe sur l'objet même des sciences cognitives, qui est d'étudier les processus de codage, de traitement, de conservation ou de transfert d'informations tels qu'ils sont réalisés par le cerveau ou par l'ordinateur, tous les auteurs ne se font pourtant pas la même idée de la cognition, de l'intelligence, de la connaissance et des meilleures voies pour explorer ces notions. Chacun aborde son thème cognitif avec un point de vue dominant, celui de la discipline dans laquelle il a été formé. Sur chacun des grands domaines de la cognition, sur le langage, le raisonnement, la perception, l'action, l'apprentissage, la mémoire..., plusieurs discours se côtoient et parfois se chevauchent, tout en conservant la marque de leur insertion dans les neurosciences, l'informatique, la psychologie ou la linguistique. Actuellement, si l'on peut modéliser certains aspects du fonctionnement du cerveau que les neurosciences dévoilent avec force détails, on conviendra que l'entreprise des sciences cognitives est d'une difficulté redoutable. Elle l'est d'abord en raison de l'extrême complexité des phénomènes étudiés; elle l'est aussi parce que le domaine dans lequel la connaissance scientifique a l'ambition de pénétrer se confond avec ce que l'Homme considère comme la manifestation par excellence de son humanité. La distanciation propice à l'objectivité devient problématique. Si chaque discipline a dû, pour se constituer en science véritable, rompre avec les mythes et autres représentations collectives que les cultures ont produits pour interpréter le monde physique et la vie, les sciences cognitives devront, elles aussi, rompre avec des conceptions bien établies. On pourra, alors, pressentir qu'un savoir intégré sur la cognition apportera de profonds changements dans tous les domaines, socio-économiques, éducatifs, culturels, où l'enjeu est de mettre en valeur l'intelligence humaine, de l'assister et d'en amplifier les pouvoirs. En tentant d'appréhender la cognition dans des termes qui soient compatibles avec ceux qui rendent compte des phénomènes physiques et biologiques, les chercheurs participent à cet effort d'universalité et aussi de lucidité qui fonde la recherche scientifique. TI faut souhaiter que cette démarche soit aussi, pour l'Homme, la source d'un meilleur 12

empire sur lui-même. Institutionnellement, les sciences cognitives ont fait leur première apparition au début des années soixante, mais leur installation dans le paysage scientifique mondial ne remonte qu'aux années 1980. Leur histoire se ramène, pour l'essentiel, à l'émergence des conditions conceptuelles propres à donner corps à une ambition centrale: édifier de front une théorie de l'esprit et une théorie du cerveau qui soient solidaires sans être confondues, ce qui nécessite, non moins, qu'un rejet de tout dualisme. Ces conditions ont pu mûrir en trois lieux principaux: la neurobiologie, la psychologie expérimentale, la logique prolongée par l'informatique. Les neurosciences, y compris la neuropsychologie, ont complètement transformé notre compréhension du système nerveux central. La biologie moléculaire, la neurochimie, l'imagerie cérébrale, les sondes et d'autres techniques d'investigation ont fait passer d'utopique à réaliste le projet d'une élucidation des mécanismes cérébraux, accréditant en même temps l'entreprise naissante. Leurs progrès, en s'accélérant depuis quelques années, ont donné aux sciences cognitives un nouveau visage. A cette énumération des principaux éléments du répertoire des sciences cognitives manquent, non seulement, plusieurs pièces d'importance apportées notamment par la linguistique, la philosophie, les sciences de l'éducation mais, encore et surtout, les liens qui les unissent et qui en assurent la cohérence et la fécondité. Cette articulation varie, cependant, d'un programme de recherche à l'autre, d'une discipline à une autre, avec des spécificités inhérentes à chacune de ces disciplines~ Pour ce qui est des sciences de l'éducation, nous rappellerons que celles-ci sont constituées par l'ensemble des références et des démarches scientifiques censées éclairer l'éducation. Les sciences de l'éducation se sont créées sous le signe de la pluralité; la tentative banale d'en cerner le contenu reviendrait à énumérer une à une les sciences qui la composent. Un autre problème paraîtrait aussi important: celui des rapports difficiles entre pratiques et théories. Les pratiques seraient toujours, à la différence de faits scientifiques, riches d'intelligence, de "ruses" et de capacités négatrices. Plus encore que la variété des disciplines qui s'y confrontent, ce serait 13

l'hétérogénéité entre les pratiques et les théories qui caractériserait la recherche en éducation. La seule énumération des "objets" de l'éducation suggère combien la discipline "sciences de l'éducation" devrait être pensée à partir d'une demande sociale. Le regroupement des sous-disciplines autour de l'éducation s'est imposé à partir de préoccupations circonstanciées, celles des acteurs, dans la classe ou ailleurs, confrontés au problème de la transmission. Ainsi, la problématique générale de notre travail résidera dans la compréhension des relations entre les neurosciences et les sciences de l'éducation face au problème de la transmission. La question se pose, donc, de savoir si les connaissances acquises en neurosciences présentent un intérêt pour la compréhension des fonctions cognitives et, par suite, pour l'élaboration de nouvelles méthodes pédagogiques. Les questions générales que l'on peut poser sur le cerveau, les émotions, la cognition, qu'elles soient débattues par des chercheurs en éducation ou en neurosciences, font toutes partie intégrante de la même recherche générale. Dans chaque cas c'est la même curiosité qui les suscite et il pourrait être préférable de les envisager comme des questions sur le cerveau et l'esprit ou l'''esprit-cerveau''. Notre travail cherchera, donc, à provoquer une "interanimation" entre différents types de recherches. Les chercheurs en éducation ont, aussi, besoin de comprendre les progrès acquis en neurosciences pour soutenir et contraindre les théories portant sur des questions du type: comment les organismes apprennent-ils? Aujourd'hui, les avancées des neurosciences et les problématiques des sciences de l'éducation ont porté ces disciplines à l'étape où elles rencontrent des problèmes communs. Les neurosciences ont suffisamment progressé pour que nous puissions commencer à théoriser de façon productive sur des principes fondamentaux du fonctionnement général du cerveau et à poser, désormais, les questions liées à la façon dont le cerveau opère des représentations, apprend et produit le comportement. Ainsi, la contribution des neurosciences à l'entreprise théorique de comprendre comment le cerveau travaille doit être essentielle parce que nous ne pouvons pas espérer comprendre les relations 14

cerveau-comportement sans comprendre ce que font les neurones et la façon dont ils sont interconnectés. Siège de la connaissance et de la curiosité, le cerveau possède la particularité de vouloir reconstruire en son sein tout le monde qui l'entoure et de ressentir sa propre présence. C'est ainsi que les neurosciences dissèquent, explorent, réalisent des expériences sur le cerveau, avec le secret espoir de découvrir les mécanismes ultimes de tous nos comportements. Pourtant, si l'intimité des relations qui unissent activité cérébrale, cognition et tout ce qui a trait aux émotions peut paraître évidente, il n'en est pas moins paradoxal que la connaissance que nous avons du fonctionnement nerveux, après un bon siècle de recherches, ne nous éclaire encore que très peu sur la nature de ces relations. Le programme des neurosciences, qui est de décrire les éléments constitutifs du réseau nerveux et d'en abstraire les règles de fonctionnement, est confronté, dès les étapes élémentaires du traitement de l'information nerveuse, à une énorme complexité numérique et organisationnelle. Ainsi, la réponse à nombre de questions sur les relations entre cerveau, cognition et émotion requiert l'emploi d'une méthodologie spécifique qui reste à définir mais qui doit se nourrir des articulations entre la recherche en neurosciences, en sciences cognitives et en sciences de l'éducation et qui permettra d'aborder d'autres domaines encore obscurs du fonctionnement mental, comme ceux de l'accès à la conscience ou du contenu des représentations mentales. Comme nombre de chercheurs aujourd'hui, René Descartes s'était interrogé sur la nature de la pensée, il y a quelques 300 ans, quand il décrivit l'esprit comme une entité extracorporelle qui s'exprimait par l'intermédiaire de la glande pinéale, ou hypophyse. Si Descartes s'est trompé au sujet de la glande pinéale, le débat qu'il déclencha sur la relation entre la pensée et le cerveau est toujours aussi passionné. En abordant cette question, Descartes avait un handicap: il ignorait que le cerveau humain est une structure excessivement complexe; il ignorait, également, que les gènes et l'expérience participent conjointement à l'élaboration et au fonctionnement de la machinerie cérébrale et il ne se doutait certainement pas, non plus, que le cerveau humain actuel résulte d'une évolution de 15

plusieurs millions d'années. Or, si le fonctionnement du cerveau est difficile à appréhender, la raison en est que, contrairement à un ordinateur, notre organe de la pensée n'a pas été "construit" à des fins précises ni conformément à des principes explicites. C'est à la sélection naturelle, moteur de l'Evolution, que le cerveau doit ses caractéristiques actuelles. Si Descartes avait su tout cela, peut-être aurait-il admis que la démarche philosophique doit impérativement être complétée par des expériences de neurobiologie. En admettant que la pensée soit un ensemble de processus mentaux plutôt qu'une substance ou une vague entité, il nous sera plus aisé, alors, de mener les nécessaires approches empiriques; le terme "processus mentaux" sera moins énigmatique que les termes "esprit" ou "pensée". En partant, donc, de l'hypothèse qu'il existe une corrélation entre les phénomènes mentaux et l'activité de certains groupes de cellules cérébrales, il sera possible, pour les neurobiologistes, d'examiner comment fonctionnent les cellules nerveuses, ou neurones, comment elles communiquent, comment elles sont organisées en réseaux locaux ou réparties et comment les connexions entre ces neurones changent avec l'expérience (par l'apprentissage). TI importera également de définir clairement les phénomènes mentaux que l'on tente d'expliquer. Des progrès considérables ont été réalisés à différents niveaux d'analyse et des corrélations étonnantes sont apparues entre les attributs mentaux et les activités neuronales. Dans le vaste ensemble des phénomènes mentaux, la cognition se manifeste dans les situations de la vie courante, privée ou professionnelle et, en particulier, dans les activités de travail, de formation et d'éducation. Le chercheur dans ce domaine sera amené à prendre conscience de la multiplicité des aspects cognitifs et de leur unité. La décomposition traditionnelle de la cognition en composantes ou primitives (le langage, le raisonnement, la perception, l'action, la mémoire, l'apprentissage, etc.) est utile, mais insuffisante: il n'y a pas de langage sans perception, sans action, sans apprentissage, pas d'apprentissage sans mémoire, etc. Les situations réelles sont le lieu par excellence où l'on pourra étudier les interactions entre ces composantes et, par là-même, enrichir les disciplines constituant les sciences cognitives. Ces activités en situation 16

réelle sont marquées par leur complexité et leur caractère hautement finalisé et adaptatif, pourtant ce sera sur ce terrain du travail réel que s'imposera, à l'évidence, la nécessaire articulation des points de vue disciplinaires sur la cognition. Et ce sera en enrichissant la dialectique entre les sciences de l'éducation et les neurosciences que l'on pourra relever le défi de la compréhension de la cognition. Celle-ci se construit et se nourrit d'un environnement cognitif: social, linguistique, culturel, éducatif, technique, etc... Elle ne s'exerce pas seulement chez des individus isolés, mais elle implique des interactions hommes-hommes autant qu'hommes-machines. La connaissance du cerveau, les recherches menées sur la mémoire et les formes de l'intelligence, les nouvelles techniques de l'imagerie mentale permettent, aujourd'hui, de mieux appréhender les processus d'apprentissage. Troubles de la mémoire, dyslexie, langage, etc., les neurosciences abordent tous les aspects de la cognition humaine. Dans le développement cognitif, certaines compétences, comme la reconnaissance d'un visage ou l'acquisition du langage chez l'enfant sont, au même titre que nos organes et leurs fonctions physiologiques, le fruit de mécanismes complexes de développement où contraintes génétiques et facteurs environnementaux sont intimement imbriqués. Aussi, il est devenu évident que les bases biologiques de la cognition adulte demeureront opaques tant qu'on ne pourra en déterminer les états et les composants initiaux ainsi que les mécanismes de transformations. Dans les trente dernières années, la mise au point de techniques fiables a permis de mesurer différentes réponses comportementales chez le nouveau-né et le très jeune enfant. Cette étude du développement constitue une méthode d'approche des mécanismes cérébraux de la cognition. Elle permettra de mettre en rapport divers changements d'états du cerveau au cours du développement et les modifications fonctionnelles des compétences cognitives, d'étudier les réorganisations tant cérébrales que comportementales, de déterminer la part des facteurs génétiques et épigénétiques dans l'organisation fonctionnelle cérébrale. Des recherches en génétique des comportements ont fait apparaître que, sans des connaissances solides sur l'état initial des compétences 17

cognitives, on ne pourra déterminer l'origine des différences interindividuelles telles que la rapidité d'apprentissage, la préférence pour une mémorisation auditive ou visuelle, etc.. L'effort de recherche sur le développement cognitif pourra contribuer à l'émergence de nouvelles pratiques d'éducation ou de rééducation et, à plus long terme, à déterminer les conditions et les conséquences de nouvelles techniques médicales comme les transplants neuraux. Dans un autre domaine, l'étude de la genèse du fonctionnement cognitif pourrait fournir de nouvelles hypothèses de travail pour la conception de machines adaptatives "intelligentes". Malgré tout, pour des raisons théoriques et méthodologiques, l'effort de recherche durant ces dernières années a porté plus souvent sur les phases très précoces du développement cognitif de l'enfant que sur des phases plus tardives. Par delà leur diversité, les recherches en sciences cognitives viseraient toutes à mettre en correspondance, aussi systématiquement que possible, les propriétés de base du système matériel responsable d'une fonctionnalité donnée et les caractéristiques émergentes de son comportement. La distinction surgirait au niveau des "propriétés de base" sur lesquelles on choisit de faire reposer le modèle. En matière de cognition, l'approche la plus directe et, en même temps, la plus ancienne depuis Descartes consisterait à tenter de déterminer ce qui se passe dans l'encéphale lorsque l'esprit se livre à telle ou telle activité, et inversement. Les neurosciences, dont c'est précisément le programme, ont toutefois été contraintes d'introduire nombre de médiations dans leurs recherches, en raison de l'opacité du cerveau, à la fois terriblement complexe et difficilement accessible. Les nouvelles techniques d'imagerie, qui commencent à surmonter l'obstacle de l'inaccessibilité, permettent, depuis peu, d'aller "voir" dans le cerveau, d'observer le détail des processus dont il est le siège. Leur mise en œuvre conjointe avec d'autres approches, qui n'en sont qu'à leurs débuts, ouvre des perspectives considérables. La "vision" qu'autorisent ces diverses techniques n'est toutefois rien moins que directe. Elle résulte de mesures d'activité en différents points d'un "champ récepteur", la nature de l'activité dépendant de la technique considérée. Le problème est de déterminer, à 18

partir de ces mesures, le processus cérébral qui lui a donné naissance. TIfaudra, donc, avant tout élaborer un modèle de la région cérébrale concernée vue comme système physique, électrique ou magnétique par exemple. Ce modèle sera nécessairement imparfait et conjectural. Un autre type de recherche prend pour point de départ le neurone comme système élémentaire de traitement de l'information. Les unités fonctionnelles du cerveau peuvent alors être modélisées comme des populations de neurones schématisés, reliés par des connexions transmettant, en la modulant, une information quantitative. Cette approche, qui date d'un demi-siècle mais connaît depuis une dizaine d'années un grand succès, est souvent connue sous le terme de "connexionnisme" ou, mais de création récente, de "neurocalcul", en ce qu'elle fait droit, à la fois, à la conception informationnelle de l'esprit et au principe fondamental de l'organisation cérébrale. Différentes écoles se sont constituées par développement de ce principe simple: on peut donner la priorité à la réalité informationnelle ou psychologique des unités du modèle, qui prend alors place dans une psychologie théorique jumelée à une nouvelle branche de l'intelligence artificielle fondée sur le parallélisme. On peut, au contraire, tenir pour essentielle et première la réalité biologique des unités: les neurones "formels" sont alors vus comme des modèles, comme des neurones "réels" ; l'ambition est donc de contribuer à une neurobiologie théorique. Si l'on concentre son attention sur les propriétés fines de structures particulières, on nourrit la branche descriptive de cette neurobiologie; si on la fait porter sur les propriétés émergentes générales de types de structures, on jette les bases d'une neurobiologie mathématique. Une des questions les plus importantes, concernant communément, et entre autres, la neurobiologie, la psychologie, la philosophie et les sciences de l'éducation, a trait à la relation entre la pensée et le cerveau. On sait aujourd'hui que la "pensée" résulte du cerveau, et non du coeur, comme le pensait Aristote. Son aspect le plus mystérieux serait la conscience, sous ses diverses formes, de l'expérience de la douleur au sentiment d'exister. Jadis, la pensée (ou l'âme) était considérée, par Descartes notamment, comme immatérielle, distincte du 19

cerveau, mais interagissant avec lui. Aujourd'hui, si quelques neurobiologistes persistent à penser que l'âme est distincte du corps, la plupart estiment que tous les phénomènes associés à la pensée, y compris sa caractéristique la plus surprenante, la perception, sont explicables de façon matérialiste, par le comportement de grands ensembles de neurones en interaction: la pensée perceptive ne serait pas une "chose", mais un processus. Pendant longtemps, la pensée resta un concept tabou, en raison de la dominance du mouvement behavioriste. Le développement des sciences cognitives a encouragé les chercheurs à ne plus se limiter à la seule observation du comportement mais à analyser le mécanisme des processus mentaux. En dépit de cette évolution, ni la plupart des spécialistes de la cognition, ni les neurologues ne se sont, jusqu'à une date récente, attaqués à la pensée consciente. Le problème était considéré comme purement "philosophique", ou trop "vague" pour être accessible à l'expérimentation. Aujourd'hui, si de nombreux aspects du questionnement sur la pensée, vue comme des événements mentaux, ne peuvent être résolus dans le cadre des idées et des connaissances scientifiques actuelles, de nouveaux concepts sembleraient nécessaires. Certains chercheurs estiment que toute théorie de la pensée, pour être satisfaisante, doit s'efforcer d'expliquer le plus grand nombre de ses aspects, y compris l'émotion, l'imagination, les rêves, l'expérience mystique et bien d'autres. Si une théorie générale pourrait émerger un jour, il paraîtrait indispensable, actuellement, de segmenter les recherches sur la pensée. On confond, ainsi, souvent, la pensée et les processus de réflexion consciente. L'hypothèse d'un noyau central vigilant, qui orchestrerait la perception des sensations et la commande des actions, serait séduisante, mais il n'y aurait aucune raison, a priori, de confier la pensée à une zone particulière du cerveau ou même de supposer que la pensée soit une entité physiologique unique. Partie intégrante de la pensée, la conscience du présent, pourrait se combiner avec des informations gardées en mémoire pour constituer ce que les chercheurs appelleraient la mémoire de travail. Cette fonction, qui serait peut-être la plus évoluée de l'esprit humain, nous 20

permet de faire des projets et d'enchaîner les pensées et les idées, faisant de la mémoire le "pendant" de l'esprit. Partie intégrante de l'apprentissage, la mémoire permet la conservation des connaissances acquises. L'apprentissage et la mémoire déterminent l'individualité de chacun de nous, mais, comme la culture est transmise de génération en génération, l'apprentissage dépasse l'individu il propage des comportements adaptés et constitue un puissant moteur de progrès social. Inversement, la perte de mémoire provoque une perte de la conscience de soi, de l'histoire individuelle et sociale. Pour ce qui est de l'apprentissage, celui-ci était considéré depuis longtemps comme un phénomène "cognitif' au sens le plus fort: placé au coeur de "l'intelligence", il devait être étudié sous ses aspects "fonctionnels" , et non exclusivement sous l'angle du "matériel". TIétait, et est encore parfois, l'enjeu de dialogues parfois tendus entre disciplines et entre doctrines comme la "querelle" toujours recommencée, entre diverses formes d'innéisme et d'empirisme. TImobilisait la recherche pure et se prêtait à de multiples applications. Pourtant, il suscita davantage de défiance que d'intérêt dans les sciences cognitives naissantes car il était, pensait-on alors, tout à la fois second dans l'ordre explicatif et secondaire en importance; de plus, il était marqué par le courant behavioriste où tout était affaire d'apprentissage. Deux des plus remarquables capacités de l'intellect humain demandaient, néanmoins, explication: l'acquisition de la langue maternelle et l'acquisition des concepts. La question du rôle de l'instruction, de l'éducation et, plus généralement, de l'environnement par rapport aux nouvelles connaissances sur les mécanismes cérébraux, se posait, aussi, particulièrement. TIse dégage, donc, dans ce contexte une problématique nouvelle, celle de savoir comment les neurosciences peuvent expliquer l'apprentissage? Cette problématique pourrait dévoiler une large variété de réponses dont la plausibilité dépendra du genre de phénomène auquel on songera. Chacune définira un paradigme d'apprentissage, et comportera une définition formelle de la chose à apprendre, de la manière dont elle se dévoilera à l'apprenti, de la démarche de celui-ci et du critère de succès. Le 21

problème sera, aussi, de savoir si, dans un paradigme donné, un apprenti se conformant à telle ou telle stratégie et doté de telle ou telle capacité calculatoire serait, ou non, en mesure .de s'acquitter de chacune des tâches qu'il est susceptible de rencontrer, ou encore s'il s'en tire mieux ou moins bien qu'un apprenti différemment doté ou guidé? Si chaque paradigme s'applique à une variété de situations, aucun ne semblerait actuellement suffisant pour les aborder toutes, si abstraitement soit-il. De même, l'intérêt de ce questionnement sur l'apprentissage ne résiderait pas, pour l'instant, dans son application directe à la pédagogie ou à l'apprentissage automatique, il serait plutôt d'ordre conceptuel, des distinctions décisives pourraient apparaître, entre modes d'apprentissage, entre dimensions du phénomène. Spécifier exhaustivement différents processus permettra aussi d'en déterminer rigoureusement les limites. Cette contribution essentiellement critique, pour le moment, rejaillira fructueusement, nous le pensons, sur le travail empirique des enseignants, des formateurs et des psychologues; elle pourrait aider aussi à la recherche de modèles en linguistique et dans d'autres branches des sciences cognitives. La compréhension des mécanismes qui sous-tendent l'apprentissage et la mémoire représente, donc, l'un des grands défis de la recherche fondamentale et appliquée. Une avancée considérable en ce sens permettrait de mieux appréhender les processus fondamentaux qui gouvernent la gestion de la connaissance. L'enjeu est de taille puisque, au-delà de l'avancée conceptuelle, il déboucherait sur des applications dans les domaines de la clinique, de la didactique, de l'éducation, de la formation et de l'intelligence artificielle. TI nous paraît, donc, important de nous focaliser sur cette question. Néanmoins, les études sont si nombreuses qu'elles interdisent une vision de synthèse qui soit satisfaisante. Les données suggéreraient plutôt que la neurobiologie de l'apprentissage, de la mémoire et, corrélativement, des émotions présenterait des caractéristiques spécifiques selon la tâche à accomplir, les différentes phases d'acquisition et de mise en mémoire. TI y aurait vraisemblablement une neurobiologie des apprentissages, des mémoires et des émotions. Les travaux récents en neurosciences 22

et sciences cognitives s'attacheraient plutôt à dévoiler les stratégies mentales adoptées pour réussir une tâche. Les implications éducatives seraient importantes, même si la distance est encore grande entre recherche spécialisée et pédagogie. Mais nous ne pensons pas que cette distance soit de nature à contrarier les recherches impliquant les deux disciplines que sont les neurosciences et les sciences de l'éducation; de leur confrontation pourront naître des avancées indéniables sur diverses plans relatifs à l'éducation et à la formation comme sur le plan de la connaissance du cerveau humain. Nous souhaiterions, par cette recherche, continuer et enrichir le dialogue, toujours novateur entre deux disciplines qui ne peuvent s'ignorer aujourd'hui. Grand défi de la recherche sur l'Homme et la "pensée" et en dépit d'une accumulation continue de connaissances, les détails des mécanismes dont le cerveau est le siège restent encore profondément mystérieux. Malgré tout, pour espérer comprendre les niveaux supérieurs de l'activité nerveuse, il faudra commencer par rassembler le plus de connaissances possible sur les niveaux inférieurs, en particulier ceux qui sont accessibles à une expérimentation directe. Mais, bien que nécessaires, de telles connaissances seront encore insuffisantes! TI nous faudra très certainement envisager des théories nouvelles sur le traitement de l'information dans des systèmes étendus et complexes. Jusqu'ici les contributions les plus significatives des recherches sur l'intelligence artificielle furent moins d'avoir trouvé des solutions aux problèmes du traitement de l'information que de nous avoir fait prendre conscience de l'énorme difficulté des problèmes à résoudre. Si le développement d'ordinateurs plus efficaces a pu nous donner une idée de ce que nous pouvons attendre d'un calcul rapide, l'extrapolation à l'Homme est souvent trompeuse et fallacieuse. Dans le cerveau, le temps de traitement est beaucoup plus long mais l'information est distribuée entre des millions de chaînes de traitement travaillant en parallèle. L'extrême complexité du système pris dans son ensemble ne doit pas pour autant décourager les recherches: de nouvelles méthodes apporteront de nouveaux résultats qui à leur tour engendreront de nouvelles 23

idées. De nombreux travaux effectués sur le cerveau, donc, nous poussent à nous interroger sur les implications et les applications que l'on peut en attendre face aux multiples facettes de l'éducation et de la formation chez l'Homme. Ces demandes d'éducation et de formation pour l'enfant et l'adulte sont grandes et l'évidente anxiété face aux possibles échecs scolaires et professionnels appelle à une réflexion plus profonde sur les activités cognitives humaines face à l'étendue des contraintes sociales. Cette réflexion ne pourra s'appuyer que sur une connaissance plus grande des mécanismes cérébraux et des impératifs biologiques; cette connaissance plus fine et plus profonde du cerveau ne se fera que si l'Homme le décide luimême et, donc, que s'il accepte d'étudier son cerveau en tant que siège de processus physiologiques. Dans l'étude du cerveau, on ne peut ignorer qu'une grande partie de l'activité cognitive de l'Homme est consacrée à l'interprétation des données de l'environnement social mais, aussi, à la régulation émotionnelle du comportement dans cet environnement. TIexisterait, ainsi, des processus non-conscients de défense et d'affmnation de l'identité personnelle et sociale qui, en tant que biais "motivationnels", permettraient d'élargir le champ de la cognition. La raison d'être' de ces biais de jugement et aussi de certains modes de fonctionnement de la mémoire, du raisonnement, du langage, etc., serait la régulation du comportement social et de l'identité psycho-sociale de l'individu. Les sciences de l'éducation auront à prendre en compte ces biais "motivationnels" pour appréhender la cognition de manière plus globale; elles pourront, par l'analyse des pratiques pédagogiques et, donc, avec l'appui des neurosciences, ouvrir des horizons nouveaux dans la compréhension des processus d'apprentissage pour une éducation et une formation plus adaptées aux désirs des individus et aux contraintes sociales. Mémoires, apprentissages et émotions sont étroitement associés chez l'Homme; faisant appel à sa mémoire des expériences passées, celui-ci apprend à modifier son comportement en fonction des influences de l'environnement physique et social. Les comportements d'apprentissages 24

interviennent dans l'acquisition de conduites aussi variées que la marche bipède, la reconnaissance des visages, le langage, la résolution d'équations mathématiques ou les réactions phobiques. Les apprentissages s'appuient sur l'expérience propre à chaque individu et ont, donc, un lien étroit avec la mémoire. Un organisme qui apprend compare la situation présente avec les souvenirs qu'il a emmagasinés et met à jour ses représentations de l'environnement en assimilant de nouvelles informations ou en s'y accommodant. Au cours de ces vingt dernières années, l'influence croissante du cognitivisme et des neurosciences a favorisé une approche résolument novatrice des recherches sur les différents types d'apprentissages. L'habituation, le conditionnement classique et l'apprentissage instrumental sont basés sur l'expérience directe de l'environnement. L'organisme doit en extraire les informations pertinentes lui permettant de modifier ses représentations et d'ajuster son comportement à ces conditions nouvelles. Dans la plupart des situations où interviendraient des processus d'apprentissages et de mémoires, l'organisme est exposé de façon répétée à des objets ou à des événements précis. TIpeut, alors, extraire les éléments communs aux diverses répétitions et construire, ainsi, des représentations qui reflètent ces invariances. Toutefois, si les objets ou les événements changent de façon significative, l'organisme devra construire de nouvelles représentations. Les types d'invariants qu'un système représentationnel pourrait extraire poseraient le problème de ses limites et de sa flexibilité et, donc, le problème de l"'intelligence". Tout apprentissage réussi pourrait correspondre à un changement de conceptions, consécutif à des confrontations entre des informations nouvelles et le savoir antérieur de l'individu: la structure mentale de celui-ci serait, ainsi, transformée et ses représentations redéfinies. Les apprentissages regrouperaient un ensemble d'activités multiples, aux fonctions diverses, effectuées dans des contextes variés et qui mobiliseraient plusieurs niveaux d'organisation mentale. La structure mentale de l'apprenant devra être remodelée, son cadre de questionnement reformulé et sa grille de références largement réélaborée. Ces mécanismes ne seraient, cependant, 25

pas immédiats mais passeraient par des processus interactifs, avec des phases de conflits et d'interférences dans lesquelles les contradictions et les paradoxes joueraient un rôle prépondérant. Les activités d'apprentissages mettraient donc en jeu des activités multiples d'élaboration, en confrontant les informations nouvelles avec les connaissances antérieures et en produisant de nouvelles significations, plus aptes à répondre aux interrogations ou aux enjeux perçus. Toutes ces activités de confrontations devront convaincre l'apprenant que ses conceptions sont inadéquates ou incomplètes par rapport au problème traité et, éventuellement, que d'autres seront plus opérationnelles. TI existerait, ainsi, au départ de tout apprentissage, une ou plusieurs dissonances qui perturberaient les conceptions mobilisées; cette dissonance pourrait rompre ou déplacer le fragile équilibre que le cerveau a réalisé. Aujourd'hui, à la question des facteurs qui interviennent dans un apprentissage, d'innombrables études, issues de domaines très divers de la recherche, tentent de fournir des éléments de réponses. Cette large diversité d'approches pourrait aisément troubler si l'on oubliait que tout apprentissage passe par l'intermédiaire d'un cerveau, "témoin" obligé de toute information, de toute connaissance et de tout savoir. Les neurosciences peuvent et doivent contribuer aux questionnements et aux recherches sur les apprentissages et elles devront s'efforcer d'en renouveler le débat. Pour revenir à la définition sur les apprentissages et qui correspond aux processus susceptibles de modifier un comportement antérieur, celle-ci nous a amené à effectuer un choix méthodologique qui est d'essayer de comprendre le fonctionnement du cerveau, lieu privilégié de la rencontre entre le conscient et l'inconscient, entre l'individualité et le collectif, entre la pensée et l'action. Mais, malgré tout, cette étude du fonctionnement du cerveau ne pourra éluder les questionnements et recherches concomitantes sur nos pensées, nos actes, nos croyances, nos comportements, nos émotions et tout ce qui participe de l'Homme. Dans cette dialogique entre l'Humain et le cerveau, entre les apprentissages et leurs processus mentaux se bâtira notre réflexion et notre recherche. Pourtant, si chaque pierre apportée à l'édifice qe la connaissance 26

de l'Homme et de son cerveau peut induire une meilleure compréhension des processus d'apprentissages, le passage de la recherche à celui de la pratique pédagogique n'est pas toujours facile à mettre en oeuvre. Mémoire, apprentissage et émotion qui sont, donc, étroitement associés, permettent à l'homme de modifier son comportement en fonction des influences de son environnement. Cette capacité humaine, que l'on pourrait nommer "intelligence", serait, notamment, déterminée par la variété et la souplesse des comportements adoptés en réponse à ces influences. Cette "intelligence", accolée de fait à la mémoire, à l'apprentissage et aux émotions, engendre toujours de vifs débats et controverses, elle pourrait, néanmoins, apparaître, aujourd'hui, sous un jour nouveau. TI ne s'agira, donc, plus de proposer des théories générales de l'intelligence ni de discuter de la fiabilité de sa mesure mais, plutôt, de chercher à dévoiler les stratégies mentales adoptées pour réussir une tâche. Les implications éducatives seraient, alors, importantes, même si, et nous le précisons à nouveau, la distance est encore grande entre recherche spécialisée et pédagogie. La nécessaire implication des neurosciences sur la compréhension des processus d'apprentissage et, donc, sur l'analyse des pratiques pédagogiques, nous amènera dans une première partie à citer divers travaux et analyses portant sur le cerveau, la mémoire et l'intelligence. Dans une seconde partie, nous commenterons les principes et recherches actuelles en imagerie cérébrale: les techniques, le cerveau en images, l'esprit en images. Dans une troisième partie, nous décrirons, sans exhaustivité, les rapports et les apports des neurosciences aux apprentissages, à la mémoire et aux émotions dans la "construction" du cerveau, dans l'éducation et la formation de l'Homme.

27

1ère Partie: Cerveau, intelligence, mémoire

Chapitre 1 : Le cerveau a- Généralités:

La capacité d'intégrer les divers apports extérieurs sensoriels, de conserver la trace des expériences successives est dévolue aux réseaux de neurones qui constituent le cortex cérébral. Le fonctionnement des dispositifs inscrits dans le cortex sous-tend de la même façon la capacité de prévoir, d'imaginer, de se représenter un objet non perçu actuellement, une action fictive. TIrend, enfin, possible le développement du langage, moyen d'expression et de communication et support privilégié de la pensée. Nous pouvons rappeler, pour ce qui est des relations du néo-cortex et du cerveau limbique, que le "cerveau ancien" où sont inscrits les comportements nécessaires à la survie de l'espèce est la source des émotions et des réactions affectives. L'ajustement réciproque des pulsions qu'il sous-tend et des types de conduite que l'expérience et l'éducation ont inscrites dans le néo-cortex déterminent la personnalité et régissent le comportement de l'homme. Le "système limbique" tient sous sa dépendance la motivation, l'attention sélective, les réactions émotives, la sélection des réponses qui caractérise l'apprentissage. Le cortex limbique constitue le lien entre le cerveau ancien et le néo-cortex. Le "néo-cortex", par son intermédiaire, soumet les comportements instinctifs aux règles de l'éducation. A l'opposé, les mêmes voies sous-tendent la dimension affective qui personnalise l'expérience et qui motive l'action. La plus grande partie du lobe pariétal, du lobe occipital, du lobe temporal constitue le "cortex associatif'. Le cortex associatif est le lieu où se constituent les remaniements synaptiques, supports des traces mnésiques. C'est aussi le lieu des convergences polysensorielles qui rendent possible l'identification cognitive. La partie du "cortex frontal" située en avant du cortex moteur exerce une fonction différente.

29

Soyez le premier à déposer un commentaire !

17/1000 caractères maximum.