Les scintigraphies cérébrales montrent comment le cerveau des enfants change avec l'apprentissage
Cette utilisation de l'imagerie cérébrale au cours des activités quotidiennes ouvre la porte à l'étude d'autres processus de pensée dans des contextes naturalistes et peut un jour aider à diagnostiquer et traiter les troubles d'apprentissage.
Les scientifiques disent qu'ils commencent maintenant à utiliser l'imagerie cérébrale pour comprendre comment les humains traitent la pensée lors d'expériences de la vie réelle.
Par exemple, les chercheurs ont comparé des scans d'adultes regardant un film divertissant pour voir si les réponses neuronales sont similaires chez différents individus.
«Mais c'est la première étude à utiliser la méthode comme un outil pour comprendre le développement», a déclaré l'auteur principal Jessica Cantlon, Ph.D., chercheuse en sciences cognitives à l'Université de Rochester.
Les experts espèrent qu'une meilleure compréhension du développement du cerveau peut aider les scientifiques à déterminer la cause des troubles d'apprentissage.
«Les psychologues ont des tests comportementaux pour essayer de comprendre les troubles d’apprentissage, mais ces nouvelles études d’imagerie fournissent une source totalement indépendante d’informations sur l’apprentissage des enfants en fonction de ce qui se passe dans le cerveau», a déclaré Cantlon.
Les résultats de la neuroimagerie sont détaillés dans une nouvelle étude publiée par la revue en libre accès de la Public Library of Science PLoS Biology.
Pour l'enquête, 27 enfants âgés de 4 à 11 ans et 20 adultes ont regardé la même vidéo «Sesame Street» de 20 minutes. Comme le programme régulier, l'enregistrement comportait une variété de courts clips axés sur des nombres, des mots, des formes et d'autres sujets. Les enfants ont ensuite passé des tests de QI standardisés pour les mathématiques et les capacités verbales.
Pour capturer la réponse neuronale à l'émission, les chercheurs se sont tournés vers des scans d'imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf). Contrairement aux rayons X, aux tomodensitogrammes et à d'autres types d'imagerie cérébrale, l'IRMf ne comporte aucun risque, aucune injection, aucune intervention chirurgicale ou aucune exposition aux rayonnements.
À l'aide de champs magnétiques, les scans segmentent virtuellement le cerveau en une grille tridimensionnelle d'environ 40 000 pixels, appelés voxels, et mesurent l'intensité du signal neuronal dans chacun de ces minuscules secteurs.
L'étude a produit 609 scans de chaque participant, une toutes les deux secondes, alors qu'ils regardaient Big Bird, le comte, Elmo et d'autres stars de la série éducative. À l'aide d'algorithmes statistiques, les chercheurs ont ensuite créé des «cartes neuronales» des processus de pensée des enfants et des adultes et comparé les groupes.
Le résultat? Les enfants dont les cartes neuronales ressemblaient plus étroitement aux cartes neurales des adultes ont obtenu des scores plus élevés aux tests mathématiques et verbaux standardisés. En d’autres termes, la structure neuronale du cerveau, comme d’autres parties du corps, se développe selon des voies prévisibles à mesure que nous mûrissons.
L'étude a également confirmé où dans le cerveau ces capacités de développement sont situées. Pour les tâches verbales, des schémas neuronaux de type adulte dans la région de Broca, qui sont impliqués dans la parole et le langage, prédisaient des scores plus élevés aux tests verbaux chez les enfants. Pour les mathématiques, de meilleurs scores étaient liés à des modèles plus matures dans le sulcus intrapariétal (IPS), une région du cerveau connue pour être impliquée dans le traitement des nombres.
Utiliser des activités normales, comme regarder la télévision, peut fournir un indicateur plus précis de l’apprentissage et du développement du cerveau des enfants dans le monde réel que les tâches courtes et simples typiques des études IRMf, affirment les auteurs. Comme la vidéo «Sesame Street», les environnements d'apprentissage dans les écoles sont riches en complexité avec les leçons académiques, écrivent les auteurs.
Pour tester cette hypothèse, Cantlon et Li ont demandé aux enfants d'effectuer des tâches traditionnelles d'IRMf en faisant correspondre des images simples de visages, de nombres, de mots ou de formes. Au cours de ces activités plus limitées avec des images simples, les réponses neurales des enfants ne prédisaient pas leurs résultats aux tests, contrairement à la tâche plus naturaliste de regarder «Sesame Street».
Bien que l’étude ne préconise pas de regarder la télévision, elle montre que «les schémas neuronaux au cours d’une activité quotidienne comme regarder la télévision sont liés à la maturité intellectuelle d’une personne», a déclaré Cantlon.
«Ce n’est pas le cas que si vous placez un enfant devant une émission de télévision éducative, il ne se passe rien - que le cerveau se délite en quelque sorte. Au lieu de cela, ce que nous voyons, c'est que les modèles d'activité neuronale que les enfants montrent sont significatifs et liés à leurs capacités intellectuelles.
Source: Université de Rochester
