La plasticité neuronale fait référence à la capacité du système nerveux à modifier son état, en créant de nouvelles structures et connexions neuronales, en fonction des conditions environnementales. Le cerveau change tout au long de la vie et différents réseaux de communication d'informations sont générés, en fonction de la stimulation que nous recevons. C'est pourquoi tout au long de la vie de toutes les personnes, elles continuent d'apprendre et de développer des compétences.
Les études récentes indiquent que la tendance des adolescents à prendre des risques résulte d'une différence de maturité entre deux régions majeures du cerveau : d'une part, le système limbique, qui donne naissance aux émotions et qui parvient vite à un stade très actif après la puberté, et, d'autre part, le cortex préfrontal, impliqué dans le jugement et le contrôle des impulsions mais qui n'arrive à maturité que plus tardivement. Cette dernière région subit en effet des modifications importantes au moins jusqu'à l'âge de 20 ans.
L'imagerie par résonance magnétique montre que le cerveau de l'adolescent n'est pas un organe d'enfant vieillissant, ni un organe incomplet d'adulte. Il constitue une entité unique, avec une grande versatilité et une implantation croissante de réseaux de neurones.
Ce décalage, qui conduit les jeunes à adopter des comportements à risque, leur permet aussi de s'adapter rapidement à leur environnement. Aujourd'hui, les enfants atteignent la puberté plus tôt et la période d'inadaptation s'allonge.
Adolescence et changement
Le processus de maturation du cerveau – le développement neurologique – commence à la conception et se poursuit jusqu'à l'âge adulte. Il dure environ 20 ans.
C'est un processus ordonné par lequel les différentes zones arrivent à maturité, en commençant toujours par les zones postérieures du cerveau et en se déplaçant vers les antérieures. Le développement structurel et fonctionnel du cerveau suit un schéma universel qui, selon l'âge chronologique, permet de distinguer des stades : d'abord le développement anatomique – prénatal –, puis l'autonomie motrice – de 0 à 3 ans –, suivi du développement du langage et de la connaissance de l'environnement – 3 à 10 ans – pour aboutir au développement de l'identité personnelle – adolescence –.
Pendant l'adolescence, la croissance physique et la maturation corporelle sont plus évidentes et plus rapides qu'à l'âge scolaire. Les organes sexuels internes et externes se développent jusqu'à atteindre leur propre capacité de reproduction.
Le comportement, les émotions, les relations sociales, la façon de penser, subiront également un changement spectaculaire.
Le passage de l'enfance à l'âge adulte ne passe pas inaperçu. Les changements sont dus à une croissance rapide et à des changements corporels, qui correspondent à des modifications profondes de la structure cérébrale. Le cerveau de l'adolescent subit une réorganisation. Alors que certaines zones augmentent en taille, d'autres la réduisent.
Changements dans les circuits cérébraux
Jusqu'à présent, le cerveau créait des circuits pour soutenir ses fonctions les plus nécessaires : donner un sens aux perceptions, contrôler la posture et la manipulation, maîtriser le langage et la communication. Désormais, il doit créer des circuits qui lui permettent de prendre des décisions basées sur l'analyse critique de chaque situation. Il est pressenti que ces circuits seront beaucoup plus complexes.
A l'adolescence, le cerveau continue d'affiner ses capacités cognitives, mémoire, langage, apprentissages complexes... ces compétences qu'il maîtrise déjà et continue d'utiliser vont consolider les circuits qui les supportent. Les dendrites et les axones qui les composent vont former des synapses – des jonctions de communication – plus rapides, plus matures, qui seront entourées de myéline, une gaine qui accélère la communication. Les compétences qu’il ne pratique pas utiliseront moins les circuits qui les prennent en charge, et les jonctions synaptiques "s'effondreront" dans une sorte d'élagage du superflu.
Élagage neuronal ou élagage synaptique
Au cours des premières années de la vie, le nombre de connexions neuronales est environ le double de celui de l'adulte. Ce qui signifie qu'il atteint jusqu'à 40.000 nouvelles synapses par seconde. Par conséquent, cela permet aux bébés et aux enfants d'acquérir rapidement de nouveaux apprentissages à mesure qu'ils grandissent et explorent le monde.
Au cours de ce processus et jusqu'à environ 12-13 ans, les enfants ont beaucoup plus de neurones et de synapses que ce qui est fonctionnellement nécessaire. Ce nombre élevé de synapses est réduit avec l'arrivée de l'adolescence, moment auquel commence l'élagage synaptique, qui peut durer environ jusqu'à 20 ans.
Elle commence à se produire depuis les parties postérieures du cerveau – les plus anciennes – vers les lobes pré-frontaux – les derniers à se former – et temporaux, où se produira la plus grande perte de neurones – l'élagage neuronal –. De la même manière, il est important de savoir que cet élagage se produit en dernier dans la partie pré-frontale, puisque cette zone est la plus évoluée du cerveau et constitue le centre des fonctions exécutives, qui ont un rôle fondamental dans le comportement des adolescents et des adultes.
La maîtrise de soi, la mémoire de travail, l'organisation, la planification, la résolution de problèmes et la flexibilité de la pensée sont quelques-unes des fonctions exécutives les plus importantes. Et c'est cela, ce sont des capacités essentielles pour un apprentissage adéquat qui détermineront la performance de l'adolescent et sa façon de se comporter.
Les changements dans la façon de penser, de ressentir et de se comporter que traverse un adolescent comprennent des changements à différents niveaux. À ces changements cérébraux s'ajoutent des changements hormonaux, bien mieux connus. Et, avec ce qui précède, les changements environnementaux ou dans l'entourage auxquels l'adolescent doit s'adapter.
Structures cérébrales impliquées dans l'élagage neuronal
Grâce au développement du lobe pré-frontal, les connexions avec certaines autres structures déjà développées au cours des premières années de la vie sont améliorées. Par exemple, l'amygdale, le centre émotionnel du cerveau, qui fait en sorte que de nombreuses réactions automatiques deviennent progressivement mieux contrôlées, réduisant ainsi l'impulsivité de cette étape.
D'autres changements se produisent également dans l'hippocampe, une structure liée au transfert de la mémoire à court terme vers la mémoire à long terme. Dans cette partie, des connexions de plus en plus fortes sont établies avec des zones spécifiques des lobes pré-frontaux, qui sont responsables de la définition des objectifs et du contrôle des impulsions.
Tout cela permettra d'améliorer la capacité d'intégrer les expériences du passé et les plans du futur dans les décisions du présent. De plus, cela permet de développer une meilleure compréhension de la gratification différée, ce qui aidera l'adolescent à persévérer dans l'atteinte des objectifs.
Le cortex pré-frontal
Dans le même temps, ces nouveaux circuits de décisions apparaissent, plus complexes, qui nécessitent des aires cérébrales plus vastes, et parfois plus distantes, et qui doivent être connectées les unes aux autres. Le siège principal de ces “circuits de décision” est le cortex pré-frontal, le dernier à mûrir.
Le cortex pré-frontal humain est proportionnellement beaucoup plus grand que celui de toute autre espèce. Les fonctions cognitives les plus délicates s'y déroulent : prise de décision, planification des tâches et des horaires, inhibition des comportements inappropriés et il est le siège de notre conscience de soi.
Au cours de la maturation cérébrale de l'adolescence, les circuits émotionnels et cognitifs sont intégrés et précisément ils le font dans les zones frontales, où le cognitif et l'affectif sont contrôlés et combinés.
Pour que cette “union” entre le rationnel et l'émotionnel ait lieu, de nouveaux circuits se créent, de nouvelles synapses, qui au début seront faibles et facilement modifiables, jusqu'à ce que la capacité à prendre des décisions s'améliore et, à force de répétition, elles soient consolidées.
De plus, pour prendre des décisions, l'analyse à froid des données objectives qui nous parviennent par les sens ne suffit pas, les émotions interviennent inévitablement dans nos décisions et c'est là qu'intervient le système limbique.
Le système limbique
Le système limbique est constitué d'un ensemble de structures impliquées dans le contrôle des émotions, la motivation, l'apprentissage et la mémoire. Il est composé de l'hippocampe, de l'amygdale (ou queue du noyau caudé), du septum pellucidum, des noyaux thalamiques antérieurs et du gyrus cingulaire.
L'adolescent, en préparation à l'âge adulte, est confronté à de nouveaux défis cognitifs : le matériel auquel il est confronté au niveau scolaire et social se complexifie, il doit commencer à prendre ses propres décisions et il a de nouvelles exigences, notamment attentionnelles.
Certaines structures mûrissent également, voire grandissent, comme l'hippocampe, qui se développe jusqu'à l'âge de 18 ans et joue un rôle dans la consolidation de nouvelles mémoires, et l'amygdale, une structure adjacente impliquée dans le traitement des émotions.
Le système limbique nous permet de traiter les émotions et les récompenses. Lorsque nous passons un bon moment, lorsque nous faisons des choses excitantes, le système limbique nous récompense avec une poussée de dopamine, ce qui nous fait nous sentir bien. Dans le cerveau adolescent, le système limbique répond plus fortement à cette récompense par rapport au cerveau adulte.
Hormones sexuelles
Elles ont un rôle très important à l'adolescence, leurs taux sanguins sont très élevés, elles sont créatrices de changement, elles interviennent dans le développement émotionnel, mental, psychologique et social de l'adolescent.
Chez les garçons, les hormones sexuelles mâles favorisent la maturation des régions pariétales du lobe inférieur, où les tâches spatiales sont intégrées.
L'hippocampe et l'amygdale cérébrale mûrissent également et ainsi la mémoire et l'affectivité individuelles sont consolidées, essentielles à la formation de la propre identité. Les deux structures sont également différentes chez les garçons et les filles, ce qui contribue aux différences de développement cognitif et social pendant l'adolescence.
Changements sociaux
Le cerveau de l'adolescent est plus vulnérable aux expériences extérieures en raison de l'instabilité de ses circuits, qui changent constamment. Il doit faire face à des changements très importants et parfois il se retrouve suspendu à un fil, ou mieux “en attente d'un circuit” qui est sur le point de se consolider.
On attend de l'adolescent qu'il passe de la dépendance familiale à l'indépendance sociale, et il l'apprend à travers les relations interpersonnelles et de groupe. Mais ses égaux sont dans les mêmes conditions.
En général, le cerveau féminin est plus sensible aux nuances émotionnelles et recherche l'approbation sociale. La priorité de la fille est d'être acceptée, à travers des relations de groupe qu'elle cherche à plaire et à apprécier. Les œstrogènes activent la libération de dopamine – plaisir – et d'ocytocine – attachement –, les conversations intimes avec ses amies renforcent ces relations sociales et la libération des deux substances dans le cerveau.
De leur côté, les garçons en général recherchent le traitement social avant tout pour le sexe et le sport. La testostérone favorise la libération de sérotonine, qui a un rôle important dans la régulation de l'agressivité, et stimule la compétitivité et l'indépendance.
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Une étude identifie des changements dans les circuits neuronaux liés à la maîtrise de soi pendant l'adolescence
Le cerveau humain est organisé en circuits qui se développent de la petite enfance à l'âge adulte pour soutenir les fonctions exécutives, telles que la maîtrise de soi, la prise de décision et la pensée complexe. Ces circuits sont ancrés par des voies de substance blanche qui coordonnent l'activité cérébrale nécessaire à la cognition. Cependant, il existe peu de preuves pour expliquer comment la substance blanche mature soutient l'activité qui améliore la fonction exécutive pendant l'adolescence, une période de développement cérébral rapide.
Dans cette étude, les chercheurs ont cartographié la mesure dans laquelle le modèle de connexion anatomique d'une région du cerveau prend en charge l'activité neuronale synchronisée. Cela peut être considéré comme une autoroute où les connexions anatomiques sont la route et les connexions fonctionnelles sont le trafic qui circule le long de ces routes. Les chercheurs ont cartographié et analysé les données de neuro-imagerie multimodale de 727 participants âgés de 8 à 23 ans.
Cela a des implications importantes pour comprendre comment les circuits cérébraux se spécialisent au cours du développement pour soutenir un comportement flexible et approprié axé sur les objectifs.
Ainsi, ce travail montre que ces réseaux cérébraux facilitent le développement de la cognition chez les jeunes.
Ne pas étudier les mathématiques affecte le développement cérébral des adolescents
Selon une étude menée par des chercheurs du Département de psychologie expérimentale de l'Université d'Oxford, publiée dans la revue PNAS de juin 2021, le manque d'éducation mathématique affecte négativement le cerveau et le développement cognitif des adolescents.
Sur la base de la quantité de substance chimique cérébrale trouvée chez chaque élève, les chercheurs ont pu faire la distinction entre ceux qui étudiaient ou non les mathématiques, quelles que soient leurs capacités cognitives. De plus, la quantité de ce produit chimique a réussi à prédire les changements dans les résultats en mathématiques environ 19 mois plus tard. Les chercheurs n'ont trouvé aucune différence dans le produit chimique avant que les adolescents arrêtent d'étudier les mathématiques.
Les chercheurs expliquent que les compétences en mathématiques sont associées à un certain nombre d'avantages tels que l'emploi, le statut socio-économique et la santé mentale et physique. L'adolescence est une période importante de la vie qui est associée à d'importants changements cérébraux et cognitifs. Malheureusement, la possibilité d'abandonner les mathématiques à cet âge semble provoquer un écart entre les adolescents qui décrochent par rapport à ceux qui continuent.
Cette étude, selon les auteurs, fournit un nouveau niveau de compréhension biologique de l'impact de l'éducation sur le développement du cerveau et de l'effet mutuel entre la biologie et l'éducation.
Bien qu'ils aient commencé cette ligne de recherche avant le Covid-19, ils se demandent comment l'accès réduit à l'éducation en général et aux mathématiques en particulier (ou son absence) affecte le cerveau et le développement cognitif des enfants et des adolescents.
L'influence à long terme de cette perturbation n'est pas encore connue, mais leur étude fournit des informations importantes sur la façon dont l'absence d'un seul élément dans l'éducation peut avoir un impact sur le cerveau et le comportement.
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L'effet de la pandémie de COVID-19 sur le développement du cerveau des adolescents
La pandémie de maladie à coronavirus est une menace pour la santé publique qui a eu un impact profond sur les aspects sociaux et éducatifs au niveau mondial. Le COVID-19 a conduit des millions d'enfants et d'adolescents à être confinés chez eux en raison de quarantaines ou d'autres formes de restriction de mouvement.
Diverses études ont montré que le développement du cerveau est un processus continu tout au long de la vie, mais il y a des périodes plus critiques que d'autres, dont l'adolescence. À ce stade, le système nerveux central humain et, en particulier, le cerveau, connaît une "fenêtre critique" de neuro-plasticité, c'est-à-dire qu'il est plus malléable ou capable de s'adapter structurellement aux stimuli internes et externes (environnementaux) qu'il subit.
Pour cette raison, l'adolescence est une période d'opportunité unique pour l'être humain, au cours de laquelle de multiples stimuli, qu'ils soient internes ou externes, peuvent reconfigurer en permanence certains circuits cérébraux, ce qui peut se traduire par des changements de comportement dans le futur.
La pandémie de COVID-19 a produit des situations de stress dans les différents contextes dans lesquels les adolescents se développent. En ce qui concerne les effets psychologiques du COVID-19, les quarantaines et les hospitalisations dues à la maladie de membres directs de la famille peuvent générer des niveaux élevés de stress chez les enfants et les adolescents. Le stress psychosocial, la fermeture des établissements d'enseignement et la consommation irresponsable d'alcool et d'autres drogues peuvent conduire à des pratiques parentales négligentes, à la violence domestique et à d'autres situations de maltraitance physique et émotionnelle envers les mineurs.
Le trouble de stress post-traumatique implique des perturbations psychologiques durables attribuées à l'expérience d'un événement traumatique majeur. L'état de catastrophe dû à la pandémie de COVID-19 constitue un facteur de stress important pouvant générer un trouble de stress post-traumatique chez les adolescents, caractérisé par des cauchemars, de l'insomnie, des flashbacks, de l'irritabilité, de l'anxiété et des traits dépressifs, entre autres.
Les jeunes qui subissent un stress traumatique et développent des symptômes post-traumatiques sont connus pour sécréter des niveaux plus élevés de cortisol que ceux sans antécédents de traumatisme. L'activation de la réponse au stress, aboutissant à la sécrétion des hormones de stress susmentionnées, induit des altérations génétiques dans de multiples régions du cerveau chez l'homme et les rongeurs. Diverses recherches animales suggèrent qu'une sécrétion excessive de corticostérone peut produire des effets toxiques dans les zones cérébrales riches en récepteurs de glucocorticoïdes, par exemple l'hippocampe et le cortex pré-frontal.
Les conséquences de cette pandémie chez les enfants et les adolescents sont inquiétantes et les effets néfastes à long terme du stress qu'elle provoque sur les processus de plasticité cérébrale typiques des adolescents sont encore insoupçonnés.
Que peut-on faire à ce sujet ?
Dans ce contexte, le plus important est la santé mentale des enfants et des adolescents. Il faut bien les observer, les écouter activement. Lors des questions, les informations qui leur sont données doivent être véridiques, opportunes, mais non excessives et tout à fait conformes à leur stade de développement, car celui-ci n'est pas le même chez un enfant que chez un adolescent. Ce qui précède est très pertinent puisqu'il permet d'identifier la situation vécue, de lui donner du sens et de permettre aux adolescents de générer leurs propres stratégies pour s'organiser, ce qui est essentiel au développement de la résilience, qui est la capacité de s'adapter avec des résultats positifs face aux situations adverses.
En ce qui concerne les activités d'étude et d'autres qui impliquent des processus d'enseignement et d'apprentissage, il faut être précis lors de leur organisation, les sessions d'étude doivent être relativement courtes, en évitant les informations excessives qui peuvent submerger et en envisageant des pauses actives qui permettent de bouger et prendre l’air.
Il est également important de faire attention à l'utilisation excessive des écrans, ceux-ci ne doivent pas être un moyen de pause entre une classe et une autre, par exemple, donner un téléphone portable à un enfant pour qu'il puisse être distrait pendant ce temps, car il faut faire attention à la nomophobie, qui est une forme d'anxiété et de dépendance liée au fait de ne pas avoir de téléphone portable ou de tablette à utiliser.
Permettre aux enfants et aux adolescents de visualiser ou d'avoir un contact avec un environnement naturel, d'une manière ou d'une autre, par exemple un jardin ou un parc, puisque cet environnement a été lié à un niveau de bien-être plus élevé et fournirait une certaine protection psychologique.
Tout cela doit s'accompagner de la promotion d'habitudes et de modes de vie sains, en évitant un mode de vie sédentaire. Enfin, quelque chose de très important est de leur donner un message d'espoir et de soutien face à ces situations stressantes qui, tôt ou tard, passeront.
Comment la malbouffe modifie la structure du cerveau en développement des adolescents
Les adolescents sont les plus grands consommateurs de malbouffe riche en calories. Pendant la puberté, de nombreux enfants ont un appétit insatiable, car une croissance rapide demande beaucoup d’énergie. Un métabolisme rapide et les poussées de croissance offrent, dans une certaine mesure, une protection contre l’obésité. Mais une consommation excessive de malbouffe hypercalorique et un mode de vie sédentaire peuvent contrebalancer toute protection métabolique.
Le cerveau adolescent est vulnérable
Le cerveau est très réceptif au remodelage par l’environnement, ce qui inclut l’alimentation. Ces changements peuvent rester programmés une fois le développement terminé. Le cerveau de l’adolescent est donc vulnérable aux changements induits par l’alimentation, et ces changements peuvent durer toute sa vie.
Contrairement au cortex pré-frontal resté immature, le système de récompense du cerveau – système dopaminergique mésolimbique – est pleinement développé à un âge beaucoup plus précoce.
Les adolescents sont particulièrement attirés par les récompenses, comme des aliments sucrés et riches en calories. Cela est causé par un nombre accru de récepteurs de la dopamine dans le cerveau adolescent, de sorte que le sentiment de récompense peut être exacerbé. La stimulation fréquente du circuit de récompense entraîne des adaptations cérébrales durables.
Au cours de l’adolescence, ces changements peuvent déclencher des transformations à long terme dans l’équilibre des substances chimiques du cerveau. En général, le cerveau de l'adolescent a un désir intense de récompense, un mauvais contrôle du comportement et une propension à être influencé par l'expérience.
Stimulation magnétique transcrânienne (SMT)
Les études d’imagerie fonctionnelle montrent l’activité cérébrale pendant des tâches ou la visualisation d’images d’aliments. Les circuits cérébraux de la récompense alimentaire sont plus actifs chez les adolescents obèses que chez ceux qui ont un poids normal.
Toutefois, une perte de poids chez les adolescents rétablit les niveaux d’activité dans le cortex pré-frontal. Le cortex pré-frontal est donc une zone clé du cerveau pour contrôler l’apport alimentaire, et le changement de régime alimentaire augmente l’activité dans les régions du cerveau responsables de la maîtrise de soi.
La stimulation magnétique transcrânienne qui permet aux scientifiques de modifier l’activité cérébrale dans le cortex pré-frontal, peut changer la régulation inhibitrice du comportement alimentaire. Le traitement par SMT répétée pourrait constituer une nouvelle thérapie pour rétablir le contrôle cognitif de l’alimentation, ce qui mènerait à une perte de poids durable.
L’exercice physique augmente la plasticité du cerveau
La grande plasticité du cerveau pendant l’adolescence le rend plus réceptif aux changements de style de vie. L’exercice physique stimule la plasticité du cerveau, aidant à mettre en place de nouvelles habitudes saines. En comprenant la façon dont l’obésité modifie le cerveau, on peut avoir des pistes d’intervention.
L’imagerie fonctionnelle du cerveau ajoute une nouvelle couche d’information qui permet aux cliniciens d’identifier les personnes à risque et de suivre les changements cérébraux pendant les modifications de l’alimentation et du mode de vie.
La stimulation magnétique transcrânienne pourrait constituer une nouvelle approche thérapeutique pour améliorer le recalibrage du jeune cerveau afin de prévenir des transformations qui resteront à l’âge adulte.
Une meilleure compréhension du cerveau juvénile aiderait les familles et la société à mieux différencier les comportements typiques de l'adolescence et de la maladie mentale ; et les jeunes, à devenir ce qu'ils veulent être.
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