Le Cerveau de l'Enfant et de l'Adolescent: janvier 2018

Pour apprendre le cerveau a besoin de percevoir et de coder l'information, en utilisant des ressources multi-sensorielles. Centre du système nerveux central et de la station de réception des stimuli, il est assez puissant pour saisir l'apprentissage de différentes manières par différentes voies, puisque le cerveau est conçu pour apprendre.

Il a la capacité de s'adapter à différents changements dans son environnement interne ou externe. Cet apprentissage est enrichi grâce aux expériences que nous acquérons tout au long de notre vie.

L'apprentissage est l'élément de base de l'intelligence humaine et de la plupart des processus cérébraux. Il peut être défini comme toute variation dans les réseaux synaptiques produisant des changements dans le comportement ou la pensée.

Le processus d'apprentissage du cerveau

Grâce à l'apprentissage et à la mémoire, nous construisons notre monde intérieur (notre soi) et grâce à lui, nous évaluons la réalité externe.

Le stade de notre vie où il existe la plus grande production de synapses, se produit lorsque nous sommes enfants, entre 3 et 10 ans. Par conséquent, les environnements enrichis à ce stade sont fondamentaux pour le développement cognitif des personnes.

Chaque seconde, environ un million de synapses sont produites dans le cerveau formant de nouveaux réseaux neuronaux et effaçant les autres.

En effet, chaque fois que nous évoquons un souvenir ou analysons mentalement des informations, nous supprimons le précédent réseau synaptique et en enregistrons un nouveau à sa place, réaffirmant certains aspects de l'information, affaiblissant d'autres, et / ou ajoutant de nouvelles données au réseau neuronal.

Pour que l’apprentissage puisse se produire, il faut au moins l'exécution de trois processus du cerveau appelés Dispositifs d'apprentissage de base (DBA) et ils sont :

L'attention. C'est l'inclination et la concentration de la psyché à certains objets qui supposent une élévation du niveau de l'activité sensorielle, intellectuelle et motrice.

La motivation. C'est un état d'excitabilité optimale pour initier un conditionnement en tant que l'une des conditions du système nerveux central pour rendre possible un processus d'apprentissage.

La mémoire. C'est la capacité d'acquérir, stocker et récupérer des informations.

Comment l'information est organisée dans notre cerveau

Le processus d'organisation de l'information dans notre cerveau ne fonctionne pas comme une bibliothèque, où un livre est organisé par thèmes, mais c'est toujours un livre avec son information indépendante. Toutes les informations qui pénètrent dans notre cerveau à travers nos sens sont incorporées dans un réseau de neurones déjà existant ou en créant un nouveau, formant des modèles ou des blocs d'informations qui se rapportent immédiatement à d'autres réseaux.

Ces blocs d'information ont une structure qui forme un modèle mental ou une croyance à laquelle de nouvelles informations sont associées, mais qui conservent toujours la même structure logique.

Les parties du cerveau responsables de l'apprentissage

De nombreuses parties du cerveau sont impliquées dans le processus d'apprentissage, certaines dans des aspects similaires de l'apprentissage et d'autres contrôlant des parties spécifiques. Chaque zone du cerveau se développe sur une période qui varie de deux ou trois ans à huit ans.

Le lobe frontal

Le lobe frontal (situé derrière le front) contrôle la personnalité, mais aussi la résolution de problèmes, la mémoire, le langage, le jugement et le contrôle des impulsions. Le côté gauche de ce lobe est plus basé sur le langage tandis que le côté droit se concentre sur des processus qui ne nécessitent pas l'utilisation de celui-ci. Les dommages dans cette zone pourraient affecter la pensée critique et la capacité de résolution de problèmes.

Le lobe temporal

Le lobe temporal a de nombreuses fonctions d'apprentissage, telles que l'organisation de l'information, la mémoire et la parole. Il contrôle la récupération de la mémoire, de la mémoire visuelle et celle liée aux faits.

Les amygdales

Cette zone du cerveau est située dans la partie inférieure du lobe temporal et elle est responsable du stockage et de l'organisation des souvenirs liés aux émotions. Ces souvenirs sont rappelés plus tard et utilisés pour réagir à des circonstances similaires. Elle joue également un rôle dans le choix des mémoires qui sont stockées et dans l'organisation du stockage de toutes les mémoires, ce qui est important pour l'apprentissage.

L’hippocampe

L'hippocampe est impliqué dans la formation de nouveaux souvenirs. Il le fait en créant des concepts et en organisant des expériences entre eux. Cela permet d'identifier les contextes d'actions et d'événements, les organise dans un système de stockage qui a du sens pour le cerveau.

Le langage

Une grande partie de l’apprentissage du langage se concentre sur le lobe frontal gauche. Cependant, il a été constaté qu'une autre structure appelée gyrus de Heschl est utilisée pour l'apprentissage des langues étrangères chez les adultes.

Les mathématiques

Différentes structures du cerveau sont utilisées pour les compétences mathématiques, en fonction de mathématiques exactes ou estimatives. Les calculs mathématiques exacts sont liés aux centres du langage du lobe frontal gauche, tandis que les estimatives sont liées au lobe pariétal où les tâches spatiales et analogiques sont traitées.

Une période critique pour l'apprentissage

Les différentes zones du cerveau utilisées dans l'apprentissage se développent à des périodes différentes de temps. Le cerveau doit traverser une période de formation des synapses, puis découper les connexions inutilisées pour achever son développement. La plus grande partie survient au cours des 12 premières années. Le lobe frontal a l'une des plus longues périodes de développement, environ 10 ans.

Il y a une période critique pour le développement du cerveau qui est étroitement liée aux stimuli environnementaux.

Les premières années de la vie sont essentielles pour le développement du cerveau. Pendant cette période, les expériences négatives peuvent laisser des dommages permanents et graves qui, entre autres manifestations, se traduisent par des difficultés pour l'apprentissage ultérieur.

C'est durant cette période que le processus de “câblage cérébral” ou d'interconnexion neurale est en cours d'établissement. C'est un système extraordinairement complexe, dont l'établissement n'a pas encore été découvert, mais qui est essentiel pour permettre la transmission rapide d'informations qui doivent constamment passer d'une partie du cerveau à l'autre. Sa fonctionnalité nécessite un réseau neuronal très bien organisé. L'établissement correct de ces connexions est vital pour le processus d'apprentissage.

Pendant cette période, le cerveau est non seulement particulièrement réceptif à l'acquisition de certains types d'informations, mais il en a également besoin pour atteindre des connexions neuronales de manière appropriée. Les stimuli émotionnels, efficaces, verbaux, visuels et auditifs guident et conduisent le processus complexe d'interconnexion des neurones, qui permettra plus tard un apprentissage normal.

La sécurité apportée par l'attachement à la mère est particulièrement importante, tout comme la stimulation verbale, les couleurs et la stimulation motrice.

Dans un environnement défavorable, ces connexions ne sont pas établies correctement, de sorte que le processus d'apprentissage ultérieur est difficile. Il a également été reconnu que pendant cette période, le cerveau est extraordinairement plastique. C'est ainsi qu'on a observé que si la dépravation et la malnutrition surviennent pendant les premiers mois de la vie, le quotient du développement psychomoteur est retardé, ce qui coïncide avec très peu de connexions neuronales.

Cependant si, avant que cette fenêtre soit fermée, on intervient avec une alimentation adéquate et une stimulation verbale et psycho-affective (avant d'atteindre l'âge de trois ans), il sera encore temps de se remettre des dégâts. En relativement peu de temps, les connexions synaptiques sont restaurées. Sans cette stimulation, les dommages deviennent permanents, laissant l'enfant blessé de façon permanente.

L'entraînement de la capacité musicale développée au cours des premières périodes de la vie se traduit par une plus grande activité de la région corticale somato-sensorielle, et cela est d'autant plus intense si l’entraînement commence précocement. Ceci démontre que le cerveau est plus réceptif dans son développement au début de l‘entraînement.

La même chose arrive avec le langage, on observe que le jeune cerveau apprend une nouvelle langue avec une grande fluidité, contrairement à celui qui essaie de l'apprendre plus tard.

Bien que le cerveau de l'enfant ait une énorme plasticité, le cerveau de l'adulte ne la perd pas. Il est vrai que les premières années correspondent au temps privilégié d'apprendre, mais ce processus peut aussi être réalisé à tout âge. Ce que l'on devrait savoir, c'est si le mécanisme d'apprentissage diffère avec l'âge. Si tel est le cas, le développement de stratégies d'apprentissage devrait également être approprié pour chaque période de la vie.

Grâce aux progrès de la chimie du cerveau et à l'utilisation de technologies nouvelles et fantastiques développées ces dernières années, nous avons commencé à comprendre la complexité du processus et sa vulnérabilité aux facteurs environnementaux. Une mauvaise alimentation influe sur le bon câblage cérébral, car il est également connu qu'un environnement négatif rend le processus de câblage difficile, et cela se traduit par un impact durable qui sera évident dans les difficultés d'apprentissage ultérieures.

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Fonctionnement du cerveau pendant l'apprentissage

Une équipe de chercheurs du Massachusetts Institute of Technology (MIT), dans une étude publiée dans le magazine Neuron en mai 2014, a découvert comment le cerveau humain est capable d'absorber et d'analyser rapidement de nouvelles informations, ce que nous appelons l'apprentissage.

Pour l'expérience, les chercheurs ont effectué plusieurs tests d'apprentissage avec des singes pendant qu'ils étaient surveillés par électroencéphalographie (EEG) afin de mesurer les ondes cérébrales. Dans les tâches d'apprentissage, les scientifiques avaient déjà montré que les neurones dans la région du striatum du cerveau – qui contrôle la formation des habitudes – étaient activés en premier lieu, puis suivis par une activation plus lente des neurones du cortex préfrontal, le système de contrôle exécutif du cerveau.

La clé était de savoir si cette activation étagée était causée par une communication entre les deux régions du cerveau ou s'il s'agissait de deux systèmes indépendants. Grâce à la mesure des ondes cérébrales, les chercheurs ont découvert que pendant que les singes apprenaient la tâche, de nouveaux modèles d'ondes cérébrales apparaissaient, les ondes dites bêta, qui à la surprise des experts, commençaient à se synchroniser, ce qui montre que les deux régions, le striatum et le cortex préfrontal communiquent.

Selon les scientifiques, il existe un mécanisme inconnu qui permet à ces modèles de résonance de se former, et ces circuits commencent à “sonner” ensemble. Ce bourdonnement peut alors encourager des changements ultérieurs à long terme de la plasticité dans le cerveau, mais la première chose à avoir lieu c'est qu'ils commencent à se synchroniser.

Selon les conclusions de l'étude, nos ‘circuits’ sont constamment mis à jour pour maintenir l'expansion de nos connaissances, et nous voyons maintenant la preuve directe des interactions entre ces deux systèmes au cours de l'apprentissage, ce qui n'avait pas été vu auparavant.

Le cerveau consomme beaucoup d'énergie au stade de l'enfance

Une étude conjointe des universités de Northwestern, Wayne, Illinois et George Washington, Les écoles de médecine de Harvard et Mount Sinaï et l'hôpital du Michigan, publiée dans les Actes de l'Académie nationale des sciences (PNAS) en octobre 2014, démontre que dans le stade de l'enfance, le développement du cerveau a la prérogative de consommer plus de carburant ; c'est-à-dire dépenser proportionnellement plus de glucose. Ceci, parce qu'il a besoin de développer une série de circuits neuronaux et de connexions qui permettent à l'enfant d'accélérer son apprentissage.

Les chercheurs ont passé en revue les études par IRM et TEP pour déterminer la consommation de glucose cérébral chez les enfants, les jeunes et les adultes.

Le travail aide à clarifier pourquoi les enfants se développent plus lentement par rapport aux mammifères les plus proches tels que les primates. Entre quatre et cinq ans, les enfants ont aussi plus de neurones, ce qui explique cette plus grande consommation d'énergie.

Ensuite cette dépense devient inférieure parce qu’il y a lieu le "élagage neuronal". Ce phénomène correspond à l'élimination de certaines connexions liées à des compétences que l'enfant ne pratique pas, et donc elles tombent en désuétude peu à peu.

La recherche conclut que le cerveau d'un enfant de cinq ans consomme deux fois plus d'énergie que celui d’un adulte pleinement développé. Les résultats suggèrent que le corps ne peut pas faire face à une croissance rapide pendant l'enfance, car une grande quantité d'énergie est nécessaire pour alimenter le développement du cerveau.

La curiosité influence le cerveau et améliore l'apprentissage

Une étude menée par des chercheurs du Dynamic Memory Laboratory de l'Université de Californie à Davis, publiée par la revue Neuron en décembre 2014, a révélé ce qui se passe dans le cerveau lorsque les gens sont curieux.

Dans le travail, 19 volontaires sains entre 18 et 31 ans ont été analysés avec la résonance magnétique cérébrale.

D'abord, ils apprennent mieux l'information qu'ils recherchaient. Mais ce qui était le plus surprenant, c'est qu'une fois que la curiosité est stimulée, les gens apprennent aussi mieux d'autres données qui n'ont aucun rapport avec ce qui les intéresse, mais qu'ils trouvent dans leur processus de recherche.

Le deuxième aspect qu'ils ont analysé était que lorsque la curiosité est stimulée, il y a une activation du circuit de récompense, qui est liée à la dopamine. Ils ont montré que cette motivation intrinsèque recrute réellement les mêmes zones cérébrales impliquées dans la motivation extrinsèque, qui a des récompenses tangibles.

Le troisième élément qu'ils ont détecté était que lorsque la curiosité motive l'apprentissage, il y a une augmentation de l'activité nerveuse dans l'hippocampe, une région importante dans la formation de nouveaux souvenirs. En outre, ils ont observé une augmentation de l'interaction entre l'hippocampe et le circuit de récompense. Le cerveau est prêt à apprendre l'information et à la conserver, même si cette information ne présente pas un intérêt particulier.

Ce travail montre que la curiosité est un facteur important pour l'apprentissage. Quelque chose qui jusqu'à présent avait été confirmé pour des facteurs tels que l'émotion ou l'effort. La curiosité nous amène à valoriser davantage les choses, ce qui nous permet de mieux encoder l'information et de la retenir. Cela se voit chez les enfants : plus ils sont motivés et plus ils ont d'intérêt, plus ils apprennent.

La cannelle peut améliorer la capacité d'apprendre

Les neurologues du US Rush University Medical Center, dans une étude publiée dans le Journal of Neuroimmune Pharmacology en juin 2016, ont découvert que la cannelle pouvait augmenter la plasticité neuronale de l'hippocampe, une petite partie du cerveau qui génère, organise et stocke mémoire.

Lors de la recherche, il a été constaté que l'alimentation de la cannelle à des souris de laboratoire avec une faible capacité d'apprentissage fait que ces animaux apprennent mieux. Les souris sous analyse ont reçu de la poudre de cannelle par voie orale, métabolisée par leur corps en benzoate de sodium, un produit chimique utilisé comme traitement pharmacologique pour les lésions cérébrales.

Lorsque le benzoate de sodium est entré dans le cerveau des souris, la protéine CREB a été augmentée et GABRA5 a diminué. En outre, la plasticité des neurones de l'hippocampe a été stimulée. Ces changements, à leur tour, ont conduit à une amélioration de la mémoire et de l'apprentissage des souris.

Les chercheurs ont vérifié cette amélioration en utilisant un labyrinthe circulaire de haute qualité avec 20 trous que les animaux devaient identifier. Après deux jours d'entraînement, la capacité des animaux à trouver les trous a été évaluée. Ils ont découvert que les souris, qui avaient auparavant une mauvaise mémoire, apprenaient à marcher dans un labyrinthe en moins de la moitié du temps après avoir consommé de la cannelle par voie orale pendant un mois, même lorsque le lieu de sortie était modifié à chaque essai.

Il a été constaté que, après avoir mangé de la cannelle, les souris ayant une capacité d'apprentissage avaient amélioré leur mémoire et leur apprentissage. Ils ont également découvert que le traitement à la cannelle contribuait à des changements favorables dans l'hippocampe de ces souris.

Ces études chez la souris ont été les premières étapes, mais il reste à voir si la cannelle maintient la vertu d'encourager le cerveau dans les applications humaines. Si les effets observés sont convertis en doses à l'échelle humaine, les adultes auraient besoin d'environ une demi-cuillère à café par jour de poudre de cannelle.

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