dimanche 5 août 2018

Processus Cérébral pour Apprendre à Lire




La "boîte aux lettres" est née vide et se forme lorsque l'enfant commence à lire


Notre cerveau n'est pas câblé pour lire. La langue écrite est une invention. Si les élèves ne comprennent pas ce qu'ils lisent, il y a peu à faire pour améliorer leur performance dans d'autres domaines de la connaissance, tels que les mathématiques, les sciences naturelles et sociales. Les élèves doivent apprendre à bien lire pour que plus tard, ils puissent être capables de lire pour apprendre.

La langue écrite est une invention plus ou moins récente qui, fondamentalement, consiste en la transcription codée, bien qu’imprécise, de notre langage oral. Et ce n'est pas seulement une invention récente ; c'est une invention que peu de civilisations ont réalisée. Bien que tous les groupes humains aient un langage oral, seuls quelques-uns ont réussi à le codifier dans un système écrit (environ 200 langues sur 6000). Les preuves archéologiques montrent que les Sumériens furent les premiers à y parvenir et, plus tard, les Égyptiens et les Babyloniens. Dans les Amériques, la seule culture précolombienne qui a développé un système écrit complet était celle des Mayas.

Apprendre à lire crée non seulement de nouvelles connexions neuronales entre les systèmes existants dans le cerveau de l'enfant, mais produit également une réorganisation authentique du cerveau. La reconnaissance visuelle que nous utilisons pour lire les lettres est la même que celle qui nous permet de reconnaître des objets ou des visages pratiquement depuis la naissance. Il est montré que lorsque nous apprenons à reconnaître visuellement des lettres, nous perdons la capacité de reconnaître des objets ou des visages et que le système qui permet la reconnaissance des visages se déplace de l'hémisphère gauche à l'hémisphère droit. Par conséquent, il y a une réorganisation authentique du cerveau de l'enfant qui apprend à lire.


Dans l'hémisphère gauche du cerveau  où se déroule toute l'activité cérébrale liée au langage et à la lecture  l'enfant pré-lecteur dispose déjà d'un système de reconnaissance visuelle assez sophistiqué (dans le graphique en couleur violette). Depuis qu'il a commencé à parler, il a également développé un système qui lui permet de reconnaître les phonèmes et les sons de la langue parlée (qui serait située dans la zone indiquée en jaune dans le graphique) et un autre qui lui permet de percer le sens des mots de la langue orale (dont la localisation est indiquée en vert).



En apprenant à lire, l'enfant crée une interface ou des connexions neuronales (en rouge) lui permettant d'unir les lettres qu'il reconnaît visuellement avec les sons de la langue parlée qu'il possède déjà et qui à son tour l'aidera à percer le sens des mots.

Plus tard, lorsque l'enfant acquiert une facilité de lecture, il pourra directement associer les lettres écrites aux significations sans avoir à passer par le son.

Par conséquent, apprendre à lire exige de spécialiser le système visuel pour reconnaître la forme des lettres et les relier aux sons de la langue parlée que l'enfant connaît déjà.

Quand on apprend à lire, on a déjà la parole, la capacité de comprendre et de produire la parole. On a une sorte de dictionnaire sémantique à l’intérieur du cerveau qui permet de comprendre le sens des mots. Ces sons à son tour ont déjà relié les significations et après un certain temps il sera en mesure d'établir des connexions neurales directes entre les significations et les lettres écrites. De tout cela, nous pouvons déduire que le développement correct du langage oral est essentiel dans l'apprentissage de la lecture.

Recyclage neuronal


Selon Stanislas Dehaene, neuroscientifique cognitif au Collège de France, le recyclage neuronal est un processus par lequel de grandes zones de notre cerveau commencent à remplir des fonctions pour lesquelles elles n'ont pas évolué. Notre cerveau, à la naissance, n'a pas de zones ou de circuits neuronaux spécifiquement dédiés à la lecture ; apprendre à lire modifie l'architecture du cerveau et génère de nouvelles connexions dans des domaines qui, avant d'apprendre cette nouvelle compétence, ne communiquaient pas.

Le cerveau utilise un réseau complexe de circuits à lire, situés principalement dans l'hémisphère gauche. Le processus de lecture commence dans le lobe occipital, une zone responsable de la reconnaissance des stimuli visuels, tels que les visages et les formes. Là se produisent les premiers grands changements neuronaux, car le cortex visuel devient encore plus spécialisé et devient plus précis pour reconnaître les lettres.

La “boîte aux lettres”


L'information visuelle continue alors dans une zone appelée "la boîte aux lettres", dans laquelle la connaissance des lettres apprises est concentrée. A partir de ce point, le stimulus se déplace vers au moins deux réseaux de neurones : un qui va à la signification du mot, et un autre à la prononciation et à l'articulation. Lire consiste à reconnaître les lettres et comment elles sont combinées en mots et, plus tard, comment elles se connectent aux sons qu'elles produisent et à leur signification. C'est ainsi que lire n'est pas seulement un processus visuel, comme on le croyait à un moment donné. C'est aussi un processus auditif.

Un changement important qui se produit dans le cerveau est dans la "boîte aux lettres", une zone qui est activée uniquement chez les personnes qui savent lire. Et en plus, elle est activée seulement pour les lettres que l'on reconnaît comme propres de leur langue. Par exemple, cette zone du cerveau ne sera pas activée lorsqu'une personne qui lit uniquement en français, “lit” des graphies d'autres langues qu'elle ne connaît pas, comme le coréen.

Nous ne sommes pas nés avec la région du cerveau qui nous permet de lire, appelée "boîte de lettres", mais elle se forme au moment où nous reconnaissons les mots. Cette boîte est née vide, sans aucun répertoire alphabétique, et lorsqu'elle s’est développe, elle bloque partiellement la capacité de la reconnaissance visuelle afin de favoriser un apprentissage plus rapide de la lecture.

Il était déjà connu que le cortex visuel central, situé à l'arrière du cerveau, contient plusieurs régions spécialisées qui sont activées lorsque nous reconnaissons des objets, des visages ou des lieux. Chez les humains, ces régions sont modifiées par l'apprentissage de la musique, des mathématiques ou de la lecture.

Chez les adultes qui savent lire, il y a aussi une zone spécifique de ce cortex visuel central qui est activée quand on regarde les mots écrits. Elle est d’ailleurs couramment désignée par l’appellation “région de la forme visuelle des mots” de l’anglais Visual Word Form Area (VWFA)  aussi connue comme la "boîte aux lettres".

Cette boîte aux lettres représente une étape spéciale dans le parcours d'un mot, puisqu'elle ne peut se développer qu’à partir de l’apprentissage de la lecture. Ainsi, elle n’existe pas chez les très jeunes enfants ou chez les adultes analphabètes ; elle est également moins sollicitée chez les personnes atteintes de dyslexie, qui disposent d’une différence biologique dans la façon dont leur cerveau traite le texte écrit.

Les mots et les lettres sont stockés dans cette boîte aux lettres et y sont mémorisés individuellement, non pas comme des formes ou des modèles, mais comme des symboles. C’est pour cette raison qu’un lecteur confirmé est en mesure de reconnaître rapidement un mot.

Afin de déterminer la signification et la prononciation d'un mot, l’information se déplace ensuite de la boîte aux lettres vers les lobes frontal et temporal du cerveau. Ce sont ces mêmes zones qui sont activées lorsque nous entendons un mot ; elles sont donc spécialisées dans le langage et non pas seulement dans la lecture ou l’écriture.

Implications neurologiques


Au cours de cette étape, l'activité cérébrale implique un très large réseau de région, qui s'étend au-delà du réseau de lecture normal chez l’adulte.

Certaines régions sont impliquées dans le mouvement des yeux, d'autres dans les processus génériques de la mémoire et de l'attention ; le réseau du langage parlé est également intensément activé.

Au fur et à mesure que la lecture devient automatisée, la mobilisation de ces zones diminue ; pour cette raison, l'automatisation de la lecture doit être un objectif essentiel de l'apprentissage ; seulement avec elle, est-il possible de libérer les zones génétiques du cortex et de les laisser disponibles pour d'autres activités.

L'automatisation de la lecture. C'est un processus graduel qui s'étend sur plusieurs années.

Au début du processus, le décodage a lieu en prenant l'un après l'autre tous les éléments qui forment chaque mot.

Plus tard, le mot sera décodé tout d'un coup grâce à l'analyse simultanée de ses éléments ; et ceci est possible grâce à l'activation de la boîte aux lettres. Les neurones de la boîte aux lettres travaillent simultanément sur les différentes parties du mot.

Conséquences de l'automatisation. Avec l'automatisation, il y a d'autres facteurs  qui ne sont pas le nombre de lettres dans un mot  qui influencent le décodage ; c'est-à-dire les mots fréquents sont reconnus plus vite que les mots rares ou les néologismes. L'influence de ces facteurs est un signe que l'enfant commence à développer la deuxième voie de lecture, celle qui nous permet d'aller directement de la chaîne des lettres à la signification des mots.

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Apprendre à lire réorganise le fonctionnement du cerveau

Des scientifiques du Centre basque sur la cognition, le cerveau et le langage, dans une étude publiée dans la revue Developmental Cognitive Neuroscience de février 2017, ont découvert comment l'apprentissage de la lecture modifie le fonctionnement du cerveau pour assumer cette nouvelle capacité.

Plus précisément, il a été observé que le réseau neuronal responsable du décodage du langage oral, la zone fronto-temporale de l'hémisphère gauche, est réorganisé au cours du processus d'apprentissage de la lecture et est également activé lors du déchiffrage du langage écrit.

L'étude, menée entre 2013 et 2016, a inclus la participation de 38 enfants basques âgés de 4 à 8 ans avec de différents niveaux de lecture. La technique de magnéto-encéphalographie a été utilisée pour savoir quand et où une activité spécifique se produisait dans le cerveau pendant que les enfants accomplissaient une tâche simple telle que lire, écouter des mots ou reconnaître des stimuli visuels.

Pendant le test, les enfants ont été exposés à trois stimuli différents  60 mots écrits en basque, 60 mots écoutés en basque et 60 dessins d'objets en noir et blanc  et l'activité cérébrale a été comparée entre les enfants qui avaient commencé à lire et les enfants plus âgés avec un niveau de lecture plus avancé.

Au fur et à mesure que les enfants améliorent leur capacité de lecture, les régions de l'hémisphère gauche commencent à avoir plus d'activité pendant la lecture et le cerveau continue à se développer. Les chercheurs ont également constaté que savoir lire augmente l'activité des zones liées au décodage des représentations visuelles des objets, de sorte qu'ils acquièrent aussi la compétence de lier une représentation visuelle d'un objet avec les mots et les concepts qui s'y rapportent.

L'étude permettra aux chercheurs de mieux comprendre quelles sont les conséquences cérébrales du manque d'apprentissage de la lecture et d'avancer dans l'identification des problèmes qui empêchent certains enfants de développer une compétence de lecture adéquate.


L'apprentissage de la lecture à l'âge adulte modifie profondément le cerveau

Selon des chercheurs allemands de l'Institut Max Planck pour la psycholinguistique et le Max Planck pour la cognition humaine et les sciences du cerveau, avec des scientifiques indiens du Lucknow Biomedical Research Center et de l'Université d'Hyderabad, dans une étude publiée dans la revue Science Advances de mai 2017, La lecture est un énorme défi pour le cerveau et ses effets sont incroyables, au point de pouvoir le façonner et le transformer profondément, même lorsque nous sommes adultes.

Réorganisation structurelle du cerveau quand l'adulte apprend à lire

Lire est une capacité tellement nouvelle dans notre histoire évolutive qu'elle ne peut pas être “enregistrée” dans les gènes. Quand nous apprenons à le faire, le cerveau doit passer par une sorte de “recyclage”. Les zones destinées à la reconnaissance d'objets complexes, tels que des visages, doivent participer à la traduction des lettres. Et certaines régions de notre système visuel deviennent des “interfaces” entre ce que l'œil voit et le langage.

Le fait est que, jusqu'à présent, les scientifiques ont supposé que ces changements étaient limités à la couche externe du cerveau, le cortex, qui s'adapte rapidement aux nouveaux défis. Mais il s'avère que la transformation qui amène à ouvrir un livre et à le comprendre va beaucoup plus loin.

Les chercheurs ont découvert que lorsqu'un adulte apprend à lire, le cerveau subit une réorganisation qui s'étend jusqu'aux structures profondes du thalamus et du tronc cérébral.

Ils ont observé que les colliculus dits supérieurs, une partie du tronc cérébral, et les pulvinar, situés dans le thalamus, adaptent leur activité à celle du cortex visuel. Ces structures profondes aident notre cortex visuel à filtrer les informations importantes, avant même que nous les percevions consciemment. Fait intéressant, plus les signaux entre les deux régions du cerveau sont synchronisés, meilleures seront les capacités de lecture. Ils croient que ces systèmes cérébraux raffinent leur communication de plus en plus à mesure que les élèves deviennent de plus en plus compétents en lecture. Cela pourrait expliquer pourquoi les lecteurs expérimentés se déplacent plus efficacement à travers un texte.

Femmes analphabètes

L'équipe a obtenu ces résultats en Inde, un pays avec un taux d'analphabétisme d'environ 39%. La pauvreté continue de limiter l'accès à l'éducation dans certaines parties du pays, en particulier pour les femmes. Par conséquent, presque tous les participants à l'étude, trente en tout, étaient des femmes dans la trentaine. Au début de la formation, la plupart n'étaient pas capables de déchiffrer un seul mot écrit de leur langue maternelle Hindi. C'est l'une des langues officielles de l'Inde, basée sur Devanagari, un script avec des caractères complexes qui décrivent des syllabes ou des mots entiers au lieu de lettres individuelles. Les participantes ont atteint un niveau comparable à celui d'un enfant de première année après seulement six mois de formation.

Les chercheurs disent que, en principe, l'étude aurait également pu avoir lieu en Europe. Cependant, l'analphabétisme est considéré comme un tabou en Occident, il aurait donc été extrêmement difficile de trouver des volontaires. Même en Inde, où la capacité de lire et d'écrire est fortement liée à la classe sociale, le projet représentait un énorme défi, car les enjeux logistiques étaient immenses.

Les scientifiques ont recruté des volontaires de la même classe sociale dans deux villages du nord du pays pour s'assurer que les facteurs sociaux ne puissent pas influencer les résultats. Les scintigraphies cérébrales (imagerie par résonance magnétique) ont été réalisées dans la ville de Lucknow, à trois heures de taxi des habitations des participants.

Lumière sur la dyslexie

Selon les chercheurs, les impressionnants résultats d'apprentissage des volontaires ne sont pas seulement porteurs d'espoir pour les adultes analphabètes, ils mettent également en lumière la cause possible des troubles de la lecture comme la dyslexie, que l'on croit être due à des dysfonctionnements dans le thalamus, une partie du cerveau qui a été modifiée dans l'expérience avec seulement quelques mois de formation en lecture.

L'incroyable souplesse du cerveau humain est une bonne nouvelle. Il n'est jamais trop tard pour apprendre une nouvelle compétence. Apprendre de nouvelles choses complexes peut ne pas être aussi rapide ou aussi facile pour les adultes que pour les enfants, mais c'est possible. La recherche renforce l'idée de l'incroyable plasticité de l'organe qui régit nos vies et peut éclairer certains troubles de la lecture, tels que la dyslexie.


Comment le cerveau apprend à lire

Des chercheurs du CEA, du CNRS et du Collège de France de NeuroSpin, dans une étude publiée dans PLOS en mars 2018, ont observé pour la première fois comment le cerveau humain est modifié au cours du processus d'apprentissage de la lecture.

Ils ont réussi à observer le cerveau de 5 garçons et 5 filles de 6 ans de cours préparatoire, au moment de la vie où l'on apprend à lire aux enfants.

Grâce à la technique de l'imagerie par résonance magnétique de leur activité cérébrale, ils ont pu découvrir comment se forme la région du cerveau spécialisée dans la reconnaissance des mots au cours de l'apprentissage de la lecture, connue sous le nom de “boîte aux lettres”.

Ce que l'on ignorait en revanche, c'est comment cette "boîte aux lettres" cérébrale se forme chez l'enfant, cette région spécifique du cerveau qui nous permet d'interpréter des textes écrits. Et si cette lecture prend la place d'une autre capacité cérébrale du cortex visuel ventral.

Ce que cette recherche a découvert est que, chez les enfants, chaque catégorie d'image observée visuellement active, comme chez l'adulte, active une région spécifique du cortex visuel. Mais cela n'arrive pas avec des mots.

Coin spécifique pour les mots

Toute la recherche a été développée avec des enfants qui ne savaient pas encore lire. Ils ont observé leur activité cérébrale tout en apprenant à lire.

Une fois installés dans le scanner, les enfants voyaient défiler devant leurs yeux des dizaines d'images (maisons, objets courants, visages, silhouettes, mots courants, nombres) et devaient appuyer sur un bouton dès qu'un personnage "Charlie" apparaissait. Pendant ce temps l'activité de leur cerveau était enregistrée.

Chacune des images présentées aux enfants active une région visuelle spécialisée, comme chez l'adulte. Cependant, les chercheurs ont observé que les mots activent une région différente du cerveau, plus sensible aux mots qu'aux images : la "boîte aux lettres".

La boîte aux lettres n'est pas née, elle est faite

C'est-à-dire que nous ne sommes pas nés avec une “boîte aux lettres” qui est activée lorsque nous commençons à lire, mais elle est créée lorsque l'apprentissage de la lecture commence. Concrètement, elle commence à se former quelques mois après le début de l'année scolaire quand les enfants apprennent à lire.

Pour les autres enfants, elle émerge plus lentement, la réponse de cette région étant proportionnelle aux performances de lecture, une fois qu'ils ont déjà développé quelques compétences en lecture. Chaque année, la "boîte aux lettres" est déjà parfaitement installée dans l'hémisphère gauche. Les enfants savent lire, et cela se voit dans le cerveau.


Une autre découverte de cette recherche est que, lorsqu'elle est formée, la "boîte aux lettres" est vide, c'est-à-dire qu'elle ne contient pas le répertoire alphabétique nécessaire à la compréhension des mots lus.

Cela signifie, selon les chercheurs, que lorsqu'un enfant commence à lire, son cerveau est déjà préparé pour la reconnaissance faciale, mais il sacrifie cette capacité en partie en faveur de la capacité de lecture. Chez les enfants qui n'apprennent pas à lire, la reconnaissance faciale est développée en premier.

La recherche a également constaté que, une fois que la lecture de l'enfant est automatisée, la “boîte aux lettres” est implantée dans une région du cerveau libre de toute spécialisation. Cela signifie que lorsque nous apprenons à lire, le cerveau n'utilise pas les compétences acquises pour les catégories visuelles, mais crée plutôt un coin spécifique pour les mots.

En outre, les chercheurs ont constaté que le développement de la lecture dans l'hémisphère gauche  celui du langage orale  bloque le développement de la région du cerveau qui répond aux visages dans cet hémisphère, contrairement à ce qui se passe dans l'hémisphère droit.

Cette recherche a ainsi confirmé que les enfants apprennent à lire dans un moment de plasticité de cette région du cerveau, ce qui augmenterait sa réponse aux visages dans le milieu naturel.

Cela signifie que le temps choisi par le système éducatif pour apprendre aux enfants à lire profite des fenêtres de plasticité offertes à cette époque par le processus de maturation du cerveau humain pour permettre un apprentissage plus efficace.

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Lire et écrire transforment littéralement notre esprit, notre corps et notre environnement

L'écriture, en tant que moyen de communication, est un phénomène culturel relativement récent. On estime que le langage a environ 200.000 ans, alors que les systèmes d'écriture ont environ 6.000 ans. Contrairement à l'acquisition naturelle d'un langage spontané, auto-organisé et peu supervisé, les compétences en lecture et en écriture sont acquises grâce à un vaste processus d'apprentissage et de pratique supervisée dans les milieux scolaires.

Le langage écrit est de facto un système métalinguistique qui code et objective le discours. L'écriture n'a de sens que si la lecture est possible.

La proposition de l'esprit étendu nous dit que la cognition n'est pas seulement située dans le cerveau mais s'étend au corps et au monde qui nous entoure. L'utilisation de l'écriture comme technologie représente une sorte de mémoire externe qui nous permet de stocker, d'indexer, de classer et de résumer l'information. Ce faisant, non seulement les informations sont représentées et interagissent différemment, mais de nouvelles façons de résoudre les problèmes sont également facilitées.

Conséquences d'apprendre à lire

Premièrement, nous avons réussi à accéder au langage grâce à une nouvelle modalité qu'est la vision. Cette innovation technologique n'étant généralisée que depuis peu, on ne peut s'attendre à ce que l'évolution ait pu avoir le temps d'assimiler des adaptations spécifiques pour faciliter la lecture et l'écriture, contrairement, par exemple, à l'acquisition du langage parlé.

La recherche montre qu'il existe effectivement des zones liées à la vision et au langage qui sont activées en réponse à la lecture. Chez les analphabètes, ces zones remplissent des fonctions de reconnaissance visuelle et de langage. Ce n'est qu'à travers le processus d'alphabétisation que ces aires corticales sont réorganisées et commencent à remplir des fonctions qui facilitent l'alphabétisation.

Dans toutes les cultures, apprendre à lire réside dans le même cerveau et dans les mêmes mécanismes génétiques, bien qu'il y ait des facteurs culturels et environnementaux qui favorisent le processus.

Apprendra plus facilement à lire un enfant qui a un développement optimal de la langue parlée grâce au fait qu'il a été élevé dans un environnement dans lequel on lui a parlé continuellement et stimulé à parler. La capacité de l'enfant à reconnaître les phonèmes, la taille de son vocabulaire parlé, etc. aura une influence positive sur l'apprentissage de la lecture.

Et comme dans tout processus d'apprentissage ce sera également très important l’attention, la concentration, la motivation ou la satisfaction obtenue avec l'achèvement de l'activité. Par conséquent, en racontant des histoires ou en lisant des livres avec des bébés dès le plus jeune âge, nous privilégions tous ces aspects qui aideront l'enfant à apprendre plus tard à lire.


Tout indique que les innovations culturelles telles que la lecture et l'écriture induisent autant une réorganisation fonctionnelle dans le cerveau ainsi que des changements qualitatifs dans nos facultés cognitives. De nos jours, les appareils électroniques intelligents nous permettent d'interagir constamment avec le monde extérieur, de façon multiple et parallèle. Nous pouvons sauter d'une tâche cognitive à l'autre facilement, y compris le faire presque simultanément : il est possible d'avoir plusieurs chats ouverts, écouter de la musique, lire, écrire, discuter ou effectuer une activité motrice.


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