Comment l'apprentissage actif améliore la mémoire

De nouvelles recherches fournissent des preuves cliniques selon lesquelles le fait d’avoir un certain contrôle sur la manière dont on prend de nouvelles informations améliore considérablement sa capacité à s'en souvenir.

L'étude, dans le journal Neuroscience de la nature, propose également un premier regard sur le réseau des structures cérébrales qui contribuent à ce phénomène.

«Avoir un contrôle actif sur une situation d'apprentissage est très puissant, et nous commençons à comprendre pourquoi», a déclaré le professeur de l'Université de l'Illinois Neal Cohen, qui a dirigé l'étude avec le chercheur postdoctoral Joel Voss.

"Des pans entiers du cerveau ne s'allument pas seulement, mais sont également connectés fonctionnellement lorsque vous explorez activement le monde."

L’étude s’est concentrée sur l’activité dans plusieurs régions du cerveau, y compris l’hippocampe, situées dans les lobes temporaux médiaux du cerveau, près des oreilles.

Les chercheurs savent depuis des décennies que l'hippocampe est vital pour la mémoire, en partie parce que ceux qui perdent la fonction hippocampique à la suite d'une maladie ou d'une blessure perdent également leur capacité à se former pleinement et à conserver de nouveaux souvenirs.

Mais l’hippocampe n’agit pas seul. De solides connexions neuronales le relient à d'autres structures cérébrales importantes, et le trafic sur ces autoroutes de données circule dans les deux sens.

Les études d'imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf), qui suivent le flux sanguin dans le cerveau, montrent que l'hippocampe est fonctionnellement connecté à plusieurs réseaux cérébraux - des régions distinctes du cerveau qui travaillent en tandem pour accomplir des tâches critiques.

Pour mieux comprendre comment ces régions cérébrales influencent l'apprentissage actif par rapport à l'apprentissage passif, Voss a conçu une expérience qui obligeait les participants à mémoriser un tableau d'objets et leurs emplacements exacts dans une grille sur un écran d'ordinateur.

Un écran gris avec une fenêtre ne révélait qu'un seul objet à la fois. Les sujets d'étude «actifs» ont utilisé une souris d'ordinateur pour guider la fenêtre afin de visualiser les objets.

«Ils pouvaient inspecter tout ce qu'ils voulaient, comme ils le voulaient, dans n'importe quel ordre pour le temps qu'ils voulaient, et on leur a simplement dit de tout mémoriser à l'écran», a déclaré Voss.

Les apprenants «passifs» ont vu une rediffusion des mouvements de fenêtre enregistrés lors d'un essai précédent par un sujet actif.

Ensuite, les participants ont été invités à sélectionner les éléments qu'ils avaient vus et à les placer dans leurs positions correctes sur l'écran. Après un essai, les sujets actifs et passifs ont changé de rôle et ont répété la tâche avec un nouveau tableau d'objets.

L'étude a révélé des différences significatives dans l'activité cérébrale chez les apprenants actifs et passifs. Les chercheurs ont découvert que ceux qui contrôlaient activement la fenêtre de visualisation étaient nettement meilleurs que leurs pairs pour identifier les objets d'origine et leur emplacement.

D'autres expériences, dans lesquelles les sujets passifs utilisaient une souris qui bougeait mais ne contrôlait pas la fenêtre de visualisation, ont établi que cet effet était indépendant de l'action de déplacer la souris.

Pour identifier les mécanismes cérébraux qui amélioraient l'apprentissage chez les sujets actifs, les chercheurs ont répété les essais, cette fois en testant des individus atteints d'amnésie - une maladie caractérisée par une altération de l'apprentissage de nouvelles informations - en raison de lésions de l'hippocampe.

À la surprise des chercheurs, ces participants n'ont pas bénéficié du contrôle actif de la fenêtre de visualisation.

«Ces données suggèrent que l'hippocampe a un rôle non seulement dans la formation d'une nouvelle mémoire, mais peut-être aussi dans les effets bénéfiques du contrôle volontaire sur la mémoire», ont écrit les chercheurs.

L’imagerie cérébrale (par IRMf) de sujets jeunes en bonne santé engagés dans les mêmes tests d’apprentissage actif et passif a révélé que l’activité hippocampique était la plus élevée dans le cerveau des sujets actifs pendant ces tests.

Plusieurs autres structures cérébrales étaient également plus engagées lorsque le sujet contrôlait la fenêtre de visualisation, et l'activité dans ces régions cérébrales était plus synchronisée avec celle de l'hippocampe que dans les essais passifs.

L'activité dans le cortex préfrontal dorsolatéral, le cervelet et l'hippocampe (voir dessin animé) était plus élevée et plus coordonnée chez les participants qui ont bien réussi le rappel spatial, ont constaté les chercheurs. Une activité accrue dans le lobe pariétal inférieur, le cortex parahippocampique et l'hippocampe (voir dessin animé) correspondait à de meilleures performances sur la reconnaissance des items.

"Et voilà," dit Cohen, "notre ami l'hippocampe fait une apparition très visible dans l'apprentissage actif."

Les nouvelles découvertes remettent en question les idées précédentes sur le rôle de l'hippocampe dans l'apprentissage, a déclaré Voss. C'est une surprise, a-t-il dit, que d'autres régions du cerveau qui sont connues pour être impliquées dans la planification et l'élaboration de stratégies, par exemple, «ne peuvent pas faire grand-chose à moins qu'elles ne puissent interagir avec l'hippocampe».

Plutôt que d'être un acteur passif dans l'apprentissage, l'hippocampe «ressemble plus à une partie intégrante d'un système de guidage d'avion», a déclaré Voss.

"Vous disposez de toutes ces informations sur la vitesse, vous avez un objectif de destination et chaque milliseconde il prend des informations sur votre destination, comparez-les à votre destination, corrigez et mettez à jour."

Source: Université de l'Illinois