Développement Cérébral Basé sur l'Expérience Précoce et son Effet sur la Santé, l'Apprentissage et le Comportement

Le cerveau constitue la base pour les émotions, le comportement et l'apprentissage

L’enfance est une période au cours de laquelle le cerveau subit des changements importants. Les différentes zones du cerveau se développent selon des trajectoires individuelles, en grossissant et en diminuant de taille avec le temps. Par exemple, le volume de la matière grise corticale atteint habituellement un pic pendant l’adolescence, tandis que celui de la matière blanche augmente de façon linéaire pendant la même période.

L’âge auquel le pic est le plus épais varie à travers le cortex, vient en premier la maturation des zones corticales impliquées dans les fonctions primaires, comme les systèmes moteur et sensoriel, et en dernier la maturation des aires associatives d’ordre supérieur, comme le cortex préfrontal.

C’est très important de comprendre comment le développement et la fonction du cerveau influent sur la santé physique et mentale le long du cycle de vie. Pour comprendre ces relations, il devient nécessaire connaître comment les neurones se développent et interagissent entre eux et comment, dans toutes les périodes de la vie, l'expérience influe sur ces processus.

Le développement des neurones implique l'activation de gènes et la stimulation des connexions synaptiques entre les cellules nerveuses (formation synaptique).

Longtemps, les scientifiques ont cru que le cerveau, une fois mature, se caractérisait par la stabilité de ses connexions, jugées immuables. Grâce à la plasticité cérébrale, le cerveau modifie l'organisation de ses réseaux de neurones en fonction des expériences vécues par l'organisme.

Dès la dix-huitième semaine de la grossesse, la plupart de nos 100 milliards de neurones, dont une fraction importante va mourir, principalement durant la période fœtale, sont constitués et ont trouvé leur destination.

Traits d'union entre ceux-ci, les connexions synaptiques prolifèrent alors de façon exubérante. Sous l'influence des expériences vécues par l'enfant in utero et pendant ses premières années de vie, nombre d'entre elles, redondantes ou “non pertinentes”, vont être éliminées, tandis que d'autres vont se consolider.

Beaucoup d'exemples existent de comment l'expérience, à un âge précoce, influe sur le développement des voies du cerveau, qui affecteront le comportement dans la vie adulte. Par exemple, si on apprend à nager, à jouer au tennis, ou à skier quand on est très jeune, la performance sera bien meilleure que si l’on apprend à nager, à jouer au tennis, ou à skier à l'âge adulte. Cela suggère que la plasticité du cerveau concernant les fonctions nécessaires pour pratiquer ce sport est plus dynamique quand on est jeune, celles-ci diminuent à mesure que l'on vieillit. Une observation intéressante est de constater comment l'accent des individus reste fixé quand ils parlent dans les premières années de la vie. L'expérience à un âge précoce, quand le cerveau est très plastique, influe sur le développement des voies de celui-ci et affecte le langage et autres fonctions dans la vie adulte. L'un des points importants à remarquer dans le travail sur le développement du cerveau basé sur l'expérience, se réfère à ce que beaucoup de voies formées pendant l’âge précoce de la vie, sont souvent difficiles de développer et de changer dans la vie adulte.

La majorité d’enseignants de l‘école primaire des pays développés reconnaissent que les enfants qui ont des difficultés pour l'apprentissage, quand ils entrent dans le système scolaire, tendent à rester derrière le reste de leur cohorte, à mesure qu'ils avancent d'un degré à l’autre.

Une période critique dans le développement du cerveau

Les milliards de neurones qui se trouvent dans le cerveau d’un individu ont tous le même code génétique (ADN). C'est l’épigénétique qui est responsable de la différenciation des fonctions neuronales – la vue, l’ouïe, le toucher, le comportement –.

L’épigénétique est le processus moléculaire et cellulaire qui gouverne la fonction des gènes. Les effets de l’épigénétique sur la fonction des gènes commencent dès la conception et se poursuivent pendant le développement intra-utérin et après la naissance.

L'une des controverses importantes des neurosciences d'aujourd'hui est celle de savoir s'il y a des périodes critiques dans le développement du cerveau. Le concept de période critique vient, en partie, de l'histoire de la vision. Cependant, les parties du cerveau en rapport à l'odeur et à la mémoire peuvent former de nouveaux neurones le long de la vie adulte. Dans le cas de la mémoire, cela est certainement important, puisque nous devons continuellement façonner de nouveaux souvenirs au long de la vie. Bien que la régénération des neurones soit une évidence, cela ne s’accorde pas facilement avec l'évidence d'une période critique, née des études des voies impliquées dans la vision et l'audition. Évidemment, un défi important est de bien comprendre la période critique de développement du cerveau et sa capacité à se régénérer dans ses différentes parties.

Les périodes critiques ou sensibles, sont des périodes de temps pendant lesquelles le système nerveux est plus réactif à certaines stimulations de l’environnement, lui permettant de connecter plus particulièrement certains neurones entre eux. Leur durée est variable, et ces périodes ont des objectifs de développement spécifiques. C’est à partir de cela que l’apprentissage peut se faire. Cette notion est à mettre en lien avec la plasticité neuronale qui est à la base de l’adaptation du cerveau.

Les voies sensorielles

Les expériences qui agissent sur le développement du cerveau par l’intermédiaire des voies sensorielles comprennent les perceptions auditives, tactiles, visuelles et olfactives, la nourriture, les pensées, les drogues, les blessures, les maladies et d’autres facteurs.

Comment les cellules des parties distinctes du corps humain (avec la même information génétique) se distinguent-elles pour remplir ses fonctions spéciales ? Dans le cas du cerveau, il y a des milliers de millions de cellules nerveuses avec la même information génétique. Cependant, pendant le développement précoce, elles se distinguent pour assumer de différentes fonctions, comme la vision, l'ouïe, le toucher, le langage, la cognition, les réponses émotives et les voies de stress. Maintenant, nous savons que l'expérience pendant la vie précoce influence les voies génétiques dans les neurones branchés sur des voies sensorielles comme la vision, choisies alors pour se distinguer et pour fonctionner comme neurones de la vision.

Hubel et Weisel étaient déconcertés par le fait que des enfants nés avec des cataractes n'aient pas développé une vision normale, une fois les cataractes remuées dans une phase plus tardive de leur développement. Ils savaient que les adultes qui développent des cataractes, une fois opérés de celles-ci, récupèrent la vision normale. Leur travail et celui de quelques hommes de science sur ce domaine, ont montré que si les signaux de l'œil atteignent les neurones de l'écorce occipitale dans une étape précoce, ceux-ci se distingueront et se réuniront pour devenir les neurones de la vision. La machinerie génétique de ces cellules se 'allume' quand il y a une stimulation visuelle de l'œil, pour les transformer en neurones de la vision. Les adultes qui développent les cataractes auront déjà des neurones de la vision et c'est pourquoi quand ils s'opèrent des cataractes, la vision est restaurée. Les enfants avec les cataractes qui n'ont pas été traitées pendant les deux premières années de vie, auront des difficultés à reconnaître les visages quand celles-ci seront opérées.

Nous savons que les neurones de la partie du cerveau – le cortex temporel –responsable d'interpréter les signaux de l'ouïe, se développent aussi sur la base d'un modèle similaire à celui des neurones du cortex visuel. Le développement de cette voie est important pour le développement du langage. Les enfants naissent avec l'habileté de comprendre les sons dans toute langue. Aux environs de six mois les enfants perdent l'habileté de connaître facilement les sons de différentes langues. Les enfants peuvent facilement apprendre une deuxième langue entre 0 et 5 ans. Cela devient plus difficile à l'âge de 10. Dans le cas de l'audition et le développement du langage, il y a clairement une période critique.

Le langage et la lecture sont influencés par les circonstances de la vie à un âge précoce. Dans un entourage normal, les enfants développent l'habileté du langage et de la lecture. Nous savons aussi que si l’enfant, entre l'âge de 1 à 3 ans, est exposé aux interactions verbales, cela détermine son habileté verbale et sa performance dans le système scolaire à l'âge de 9.

Le toucher est une voie sensorielle qui – contrairement aux systèmes sensoriels spécifiques comme l'odeur, la vision, et le son – se nourrit de toutes les régions de la peau. L'endroit d'interprétation primaire dans le cerveau est le cortex sensoriel. Le développement des voies du toucher commence dans l'utérus et, en ce qui concerne le développement, il semble suivre ce que nous savons sur l'audition et la vision, bien que ces voies soient moins définies.

La fin des périodes critiques du développement ne sonne évidemment pas le glas de la plasticité cérébrale, mais elle réduit l'intensité de ses manifestations. L'enfant doit tout apprendre (marcher, parler...), il est vrai, alors que l'adulte jouit déjà de nombreux acquis.

L'un des développements les plus importants pendant les premières années est celui des connexions synaptiques entre les neurones dans les différentes parties du cerveau, ce qui rend possible que celui-ci réalise ses fonctions. Maintenant nous avons déjà des descriptions de la formation de ces connexions synaptiques dans les différentes phases de développement de l'enfance. Les travaux de Huttenlocher montrent que la densité des connexions à l'âge de 6 ans est beaucoup plus grande qu'à la naissance. Cela n'est pas surprenant, puisque la réponse du cerveau à l'expérience mène au développement des fonctions plus complexes comme le langage, la cognition, le comportement et la coordination des voies du mouvement moteur, dans cette période précoce de la vie. Dans cette analyse il est intéressant de voir que vers l'âge de 14 ans, les connexions synaptiques semblent être moins denses qu'à l'âge de six. Cela a éveillé l'intérêt de comprendre comment les connexions des neurones changent pendant le développement et pourquoi certaines disparaissent. L'explication consiste en ce que les connexions nerveuses sont éliminées si les voies sont peu utilisées. L'intensité de leur utilisation a un plus grand effet dans la force et la durabilité des connexions  synaptiques.

Le développement affectif, social et physique des enfants en bas âge a un impact direct sur leur développement et sur l'adulte qu’ils deviendront.

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