Comment l'enseignement intensif réveille les cerveaux des étudiants

Comment l'enseignement intensif réveille les cerveaux des étudiants

De nouvelles recherches montrent comment un enseignement intensif modifie les circuits cérébraux chez les lecteurs en difficulté.

Les premières années sont celles où le cerveau se développe le plus et forme des connexions neuronales qui ouvrent la voie à la manière dont un enfant - et l’adulte éventuel - exprimera ses sentiments, se lancera dans une tâche et apprendra de nouvelles compétences et de nouveaux concepts.

Les scientifiques ont même émis l'hypothèse que la structure anatomique des connexions neuronales constitue la base sur laquelle les enfants identifient les lettres et reconnaissent les mots. En d'autres termes, l'architecture du cerveau peut déterminer à l'avance qui aura des problèmes de lecture, y compris les enfants dyslexiques. Mais l’enseignement peut changer cela, selon la nouvelle étude.

Plus de connexions, meilleure lecture

En utilisant des mesures par IRM des connexions neuronales du cerveau, ou «matière blanche», les chercheurs ont montré que, chez les lecteurs en difficulté, les circuits neuronaux se renforçaient - et leurs performances en lecture s'étaient améliorés - après seulement huit semaines d'un programme de tutorat spécialisé.

L’étude, qui figure dans Communications Nature, est le premier à mesurer la substance blanche au cours d’une intervention éducative intensive et à établir un lien entre l’apprentissage des enfants et la flexibilité de leur cerveau.

«Le processus d'éducation d'un enfant modifie physiquement le cerveau», explique Jason Yeatman, professeur adjoint du département des sciences de la parole et de l'audition et de l'Institut pour l'apprentissage et la science du cerveau (I-LABS) de l'Université de Washington.

«Nous avons pu détecter des changements dans les connexions cérébrales quelques semaines seulement après le début du programme d'intervention. Il est sous-estimé que les enseignants sont des ingénieurs du cerveau qui aident les enfants à construire de nouveaux circuits cérébraux pour acquérir des compétences académiques importantes telles que la lecture », a déclaré Yeatman.


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L'étude s'est concentrée sur trois zones de la substance blanche - des régions riches en connexions neuronales - qui relient des régions du cerveau impliquées dans le langage et la vision.

«Nous avons tendance à penser que ces liens sont fixes», explique la coauteure Elizabeth Huber, chercheuse postdoctorale. "En réalité, différentes expériences peuvent façonner le cerveau de manière dramatique tout au long du développement."

Après huit semaines d’enseignement intensif parmi les participants à l’étude qui luttaient avec la lecture, deux de ces trois domaines ont montré des signes de changements structurels - une plus grande densité de matière blanche et un «câblage» plus organisé. Cette plasticité indique les changements apportés par l’environnement, que ces régions ne sont pas des structures intrinsèquement inflexibles. Ils se réorganisent en fonction des expériences vécues par les enfants en classe.

S'attaquer à la dyslexie

La dyslexie, un trouble de l'apprentissage qui affecte la capacité de lire et d'épeler des mots, est le trouble d'apprentissage lié au langage le plus courant. Bien que les estimations varient, entre 10 et 20, le pourcentage de la population présentant une forme ou une autre de dyslexie. Il n’existe pas de remède simple et rapide et, sans intervention, les enfants dyslexiques ont tendance à avoir des difficultés à l’école à mesure que le besoin de compétences en alphabétisme augmente avec le temps.

Yeatman, qui a lancé le laboratoire de développement et d'éducation du cerveau chez I-LABS, a mené l'étude au cours des étés de 2016 et de 2017, lorsqu'un total d'enfants de 24, âgés de 7 à 12, ont participé à un programme d'intervention en lecture que les centres d'apprentissage Lindamood-Bell offert. La société n'a pas financé l'étude, mais a fourni les services de tutorat gratuitement aux participants à l'étude. Les parents des participants avaient signalé que leur enfant avait du mal à lire ou avait reçu un diagnostic de dyslexie.

Pendant huit semaines, les enfants ont reçu une instruction individuelle quatre heures par jour, cinq jours par semaine. Ils ont passé une série de tests de lecture avant et après le programme de tutorat et ont subi quatre examens d'IRM et d'évaluation du comportement au début, au milieu et à la fin de la période de huit semaines. Un groupe témoin d'enfants 19 possédant un mélange de niveaux de compétences en lecture a participé aux séances d'IRM et de comportement, mais n'a pas bénéficié de l'intervention en lecture.

Les chercheurs ont utilisé des mesures IRM de diffusion pour déterminer la densité de trois zones de substance blanche, des zones contenant des fibres nerveuses et reliant différents circuits de traitement spécialisés. Plus précisément, ils ont examiné la vitesse à laquelle l'eau se diffuse dans la substance blanche: une diminution de la vitesse de diffusion indique la formation de tissu supplémentaire, ce qui permet une transmission plus rapide et plus facile des informations.

L’analyse s’est concentrée sur le fascicule arqué gauche, qui relie les régions où la langue et les sons sont traités; le faisceau longitudinal inférieur gauche, où les entrées visuelles, telles que les lettres d'une page, sont transmises dans tout le cerveau; et les connexions calleuses postérieures, qui relient les deux hémisphères du cerveau.

Les sujets du groupe témoin n'ont montré aucun changement dans les taux de diffusion ou la structure entre les mesures IRM. Mais pour les sujets qui ont participé au programme de tutorat, les compétences en lecture se sont améliorées en moyenne d'un niveau complet.

Chez la majorité des enfants, les taux de diffusion ont diminué dans le faisceau et les faisceaux longitudinaux inférieurs. Pour les quelques enfants qui n'ont montré aucune diminution significative de la diffusion par IRM, Yeatman indique qu'il pourrait y avoir des différences aggravantes dans les capacités individuelles de plasticité cérébrale, l'âge des participants (les cerveaux plus jeunes peuvent être plus susceptibles de changer que ceux légèrement plus âgés), ou d'autres facteurs. .

Les connexions calleuses n'ont montré aucun changement entre le traitement et les groupes de contrôle, résultats qui corroborent les recherches antérieures suggérant que cette structure, bien que pertinente pour l'acquisition de la lecture, pourrait déjà être mature et stable à l'âge 7, explique Yeatman.

Selon les auteurs, le type de tissu créé chez les participants au programme de lecture fera probablement l’objet d’une étude ultérieure. Par exemple, les mesures pourraient prendre en compte l’augmentation du nombre ou de la taille de certains types de cellules qui aident à nourrir et maintenir la substance blanche, ou l’isolation supplémentaire des connexions neuronales existantes, explique Huber.

Cerveaux en plastique

Le problème posé par les données d'IRM, souligne Yeatman, est qu'elles reflètent une mesure indirecte, et non un examen manuel du cerveau.

Mais la structure de cette expérience souligne l'importance des résultats, ajoute-t-il: Les enfants ont participé à une intervention éducative à court terme, étroitement contrôlée, avec une croissance mesurable et identifiable du tissu cérébral de bout en bout.

«Une grande partie de ce que nous savons sur la plasticité cérébrale provient de recherches effectuées sur des animaux», déclare Yeatman. «La beauté des interventions éducatives réside dans le fait qu’elles fournissent un moyen d’étudier des questions fondamentales sur le lien entre les expériences de l’enfance, la plasticité cérébrale et l’apprentissage, tout en donnant aux enfants une aide supplémentaire en lecture.»

Yeatman pense que les résultats peuvent s’étendre aux écoles. Les enseignants ont le potentiel de développer le cerveau de leurs élèves, qu’ils aient ou non les ressources nécessaires pour dispenser un enseignement individualisé à chaque élève de leur classe.

«Alors que de nombreux parents et enseignants peuvent craindre que la dyslexie soit permanente, reflétant des déficits intrinsèques du cerveau, ces résultats démontrent que des programmes de lecture ciblés et intensifs non seulement conduisent à des améliorations substantielles des compétences en lecture, mais modifient également le câblage sous-jacent des circuits de lecture du cerveau. , Dit Yeatman.

La National Science Foundation a financé la recherche.

La source: National Science Foundation, Université de Washington

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