Développement cognitif mémoire et apprentissage

1. Développement cognitifmémoire et apprentissage Marie-Noëlle Metz-Lutz Laboratoire d’Imagerie et Neurosciences Cognitives FRE 3259 CNRS/ Université de Strasbourg & Centre Référent pour les Troubles des Apprentissages Service de Pédiatrie des Hôpitaux Universitaires de Strasbourg

2. Plan • Définitions: Cognition / Fonctions cognitives • Les coulisses du développement cognitif : la maturation cérébrale • Évaluation du développement cognitif • Troubles du développement cognitif : du retard mental aux troubles spécifiques • Au cœur des apprentissages : la mémoire de travail • Connaître les composantes de la mémoire de travail pour favoriser les apprentissages

3. La cognition peut être définie comme l’ensemble des processus nous permettant d’acquérir des connaissances sur notre environnement - savoir, mémoriser, raisonner et résoudre - afin de le contrôler et le manipuler. Pour contrôler l’environnement, il faut le comprendre : connaître les relations de cause à effet

4. Fonctions cognitives • Fonctions de l’esprit qui participent à l’acquisition et à l’utilisation des connaissances () • Principales dispositions et capacités de l’esprit humain > ‘perception’ > action > mémoire > langage > raisonnement > décision

5. Les fonctions cognitives • Dépendent de l’activité de régions cérébrales définies travaillant en réseau • Se développent selon une chronologie propre à chaque fonction mais plus ou moins identique pour tous • Nécessitent des stimulations adéquates pendant une période critique

6. Développement des fonctions cognitives Une base de connaissance acquise à une vitesse incroyable 1ère année : ensemble cohérent de connaissance sur le monde physique dans la 3ème année: connaissance des principes d’organisation des catégories et des espèces • L’acquisition de ce vaste ensemble de connaissances repose sur • des mécanismes cognitifs de base comme la perception et la mémoire dans la période néonatale • des processus cognitifs de plus haut niveau comme le raisonnement et la résolution de problèmes mis en évidence dès l’âge de 6 mois

7. 1400 g 800 g à 1an 400 g Développement des fonctions cognitives Il dépend 1. des phénomènes de maturation cérébrale : Multiplication des synapses : émergence des fonctions sensorielles, motrices et cognitives Sélection synaptique : maturation fonctionnelle : précision, automatisation et adaptation Formation de la myéline : réseaux fonctionnels : vitesse de connexion entre les régions cérébrales (influx nerveux)

8. 2. Des caractéristiques de la maturation cérébrale : Rythmes de maturation différents selon les régions cérébrales

9. 3. Des caractéristiques du fonctionnement cérébral : spécialisations fonctionnelles très précoces > « modularité » du fonctionnement cognitif Différences dans la structure du cortex cérébral : types et organisations cellulaires = dispositifs spécifiques (modules) pour des fonctions émergentes ou des apprentissages Langage oral Langage écrit

10. Formation des gaines de myéline Développement du langage Le développement cognitif est calé sur la chronologie de la maturation cérébrale Myélogenèse et développement du langage

11. Développement des fonctions cognitives Il requiert, tout comme la maturation cérébrale des signaux de l’environnement : expériences sensorielles et motrices et des interactions sociales qui leurs donnent du sens • Une baisse répétée de l’acuité auditive (otites séreuses) peut affecter la qualité des représentations phonologiques à la base de la conscience phonémique nécessaire à l’apprentissage des mécanismes de la lecture. • Un déficit de la fonction neuro-visuelle (acuité, oculomotricité, balayage, attention visuelle) va affecter l’identification des séquences de lettres et par conséquent l’élaboration du lexique orthographique qui résulte de l’exposition répétée aux mots écrits.

12. Développement des fonctions cognitives Il requiert, tout comme la maturation cérébrale des signaux de l’environnement : expériences sensorielles et motrices et des interactions sociales qui leurs donnent du sens • Une baisse répétée de l’acuité auditive (otites séreuses) peut affecter la qualité des représentations phonologiques à la base de la conscience phonémique nécessaire à l’apprentissage des mécanismes de la lecture. • Un déficit de la fonction neuro-visuelle (acuité, oculomotricité, balayage, attention visuelle) va affecter l’identification des séquences de lettres et par conséquent l’élaboration du lexique orthographique qui résulte de l’exposition répétée aux mots écrits.

13. Plasticité du système nerveux Notion à l'origine de la fonction même du système nerveux, qui est de modifier et d'adapter le comportement en fonction de l’environnement. Cette plasticité est mise en jeu en réponse à une modificationdes entrées sensorielles : perte ou stimulation excessived'une modalité sensorielle, stimulations nouvelles une lésion physique, chimique ou infectieuse du système nerveux une activité anormale d'un groupe de neurones (épilepsie) un apprentissage(lecture, langue étrangère, discrimination sensorielle etc..) Elle repose sur des changements durables des propriétés des neurones ou des synapses La plasticité neuronale constitue le mécanisme unitaire au niveau cellulaire de la mémorisation et de l'apprentissage

14. De l’intérêt de relierfonctionnement cérébral et apprentissage Guilhem, un enfant paresseux ! Difficultés d'apprentissage de la lecture et de l'orthographe - surprotection maternelle • Examen neurologique à 9 ans • Hémiparésie droite séquelle d’une petite souffrance néonatale • Gaucherie de compensation • Développement du langage quasi normal. Discret retard de parole, corrigé en GSM • Amputation de la moitié droite champ visuel Lésion hémisphérique gauche ?

15. De l’intérêt de relierfonctionnement cérébral et apprentissage Bénéfices et limites de la plasticité cérébrale

16. Évaluation du développement cognitif

17. L’évaluation du développement cognitif • Fondée sur la notion de modularité du fonctionnement cognitif : spécificité du traitement de l’information et des représentations et autonomie des systèmes de traitement • Son objectif est d’établir un profil neuropsychologique à partir de l’étude fine et détaillée de chaque fonction

18. Première étape de l’évaluation l’examen psychologique « …le neuropsychologue qui a un diagnostic à faire ne sait pas quel processus ou quel aspect de l’activité mentale de son patient sera central pour la poursuite de son examen. Il doit faire d’abord une étude préliminaire de son état mental, et selon les résultats, il orientera sa recherche ultérieure sur les perturbations significatives ». Luria « Les fonctions corticales supérieures de l’homme », 1978

19. L’évaluation du développement cognitif L’anamnèse ayant fourni des données développementale, comportementale, sociale et médicale • Identifier les fonctions ou les secteurs fonctionnels touchés • Apprécier le caractère pathologique du trouble : déficit / retard (par comparaison à une population de référence) • Identifier les fonctions préservées éventuellement surdéveloppées

20. L’évaluation du développement cognitif • Orienter le diagnostic étiologique : localisation lésionnelle / trouble développemental (dys) • Proposer une démarche rééducative à partir des forces et faiblesses cognitives dégagées au cours de l‘évaluation • Suivre l’évolution du fonctionnement cognitif au cours de la prise en charge

21. Lecture neuropsychologique des données psychométriques Geoffroy : 9 ans et 8 mois dyslexie-dysorthographie sévère Classe CM1

22. Lecture neuropsychologique des données psychométriques Florian :8 ans et 9 mois Dyslexie phonologique Classe CM1

23. Les troubles du développement cognitif

24. Du retard mental aux troubles spécifiques du développement Le retard mental : CIM-10 de l’OMS • arrêt du développement mental ou un développement mental incomplet, caractérisé par une insuffisance des facultés et du niveau global d’intelligence • fréquence dans la population estimée entre 3 et 4 pour 1000 pour les retards sévères dont le QI <50 • 4 à 28%des retards mentaux sont expliqués aujourd’hui par une affection génétique

26. Trisomie 21 Williams Des trajectoires de développement cognitif distinctes

27. Deux profils de fonctionnement cognitifMémoire à court terme

28. Les troubles cognitifs spécifiques • Lésions périnatales localisées • Acquis consécutifs à une lésion survenant après une période de développement normal • Développementaux : dys • limités à un domaine cognitif (langage, geste,calcul,lecture) • en l’absence de retard global de développement • d’origine neuro développementale liée à un probable dysfonctionnement cérébral localisé • entravant les apprentissages

29. Les troubles cognitifs spécifiques • Les troubles spécifiques du développement du langage : TSL, dysphasies • Performances verbales < 1,25 ET aux batteries standardisées • QI non verbal ≥ 85 • Audition normale (pas d’otite récente) • Examen neurologique normal • Pas d’anomalie du conduit bucco-phonatoire • Pas de déficits des interactions sociales

30. Les troubles cognitifs spécifiques • Troubles du développement gestuel : • Dyspraxie développementale : déficit de la planification motrice • déficit du traitement visuo-spatial • difficulté de synchronisation motrice et oculo-motrice • défaut d’automatisation des gestes volontaires • Troubles d’acquisition de la coordination • Troubles visuo-constructifs souvent associé à une dyscalculie spatiale

31. Une fonction au cœur des apprentissages : la mémoire de travail

32. Définition de la mémoire “c’est la faculté de conserver et de rappeler des états de conscience passés et ce qui s’y trouve associé” Elle permet à l’expérience passée de retentir sur l’organisation d’une réponse ou d’une action.

33. Le système de la mémoire Mémoire procédurale (implicite) déclarative (explicite) épisodique sémantique Habiletés motrices Réponses autonomes Conditionnement classique Acquisition perceptive Amorçage verbal

34. Fonctionnement de la mémoire Mémoire déclarative (explicite) : s’appuie sur un système de représentationsverbalisables Savoir : « que le beurre est un aliment, le mot beurre est masculin etc… Mémoire sémantique Se souvenir : « que le mot beurre était dans la liste, qu’il y avait du beurre dans l’assiette etc… Mémoire épisodique Mémoire procédurale (implicite) : s’appuie sur des systèmes d’actionet de représentation perceptive Fonctionnelle très tôt : en l’absence de langage l’information contextuelle qui servira à l’encodage : reconnaissance de formes (silhouettes) / conséquences d’une action / manipulation

35. performance Rappel Mémoire de travail Stockage à long terme "Buffers" sensoriels Informations sensorielles Stockage à court terme encodage consolidation perte d’information Fonctionnement de la mémoire

36. Mémoire à court terme ( mémoire de travail) (quelques secondes à quelques minutes) Registre d’informations sensorielles (mémoire sensorielle) (quelques millisecondes) Différents systèmes de mémoire Mémoires temporaires Mémoire permanente Mémoire à long terme

37. La mémoire à court terme capacité de stockage de l’information utile verbale ou visuo-spatiale pendant un temps bref (quelques secondes) Effet de primauté Effet de récence

38. La mémoire à court terme • Capacité de stockage temporaire de l’information fortement dépendante de l’âge • Demande de l’effort et de l’attention • Sujette à l’erreur lorsque la quantité d’information et la demande cognitive sont élevées (travailler dans le bruit : télévision) • Voie d’entrée dans la mémoire à long terme

39. chiffres non mots blocs de Corsi écoute / rappel chiffres envers Développement de la mémoire à court terme Performances exprimées en score proportionnel à la moyenne des 9 ans

40. Évaluation de la mémoire à court terme

41. La mémoire de travail • Mémoire à court terme > stockage temporaire de l’information • Mémoire de travail > stockage + manipulation de l’information • Mémoire de travail = système complexe à plusieurs composantes impliquée dans le raisonnement la compréhension les apprentissages Elle est d’autant plus nécessaire que les procédures ne sont pas encore automatisées

42. Exécuteur central Boucle phonologique Calepin visuo-spatial Stock phonologique Répétition subvocale Récapitulation spatiale Stock visuel Structure de la mémoire de travail

43. Processus impliqués dans la mémoire de travail phonologique • Mémoire sensorielle acoustique (très vulnérable, altérée par le matériel verbal qui suit) • Analyse et stockage phonologique • Mémoire de l’ordre séquentiel • Répétition silencieuse • Récupération de l’information • Reintégration : reconstruction des traces phonologiques incomplètes

44. Exécuteur central Boucle phonologique Stock phonologique Répétition subvocale Facteurs impliqués dans le développement de mémoire de travail • Répétition utilisée et entraînée par la croissance du vocabulaire • Articulation plus précise > encodage plus automatisé et répétition subvocale plus rapide • Maturation cérébrale (myélinisation) > coordination et contrôle • Connaissance phonologique à long terme : règles phonotactiques • Conscience phonologique

45. Mémoire de travail phonologique Déficit auditif ex : otite moyenne Exécuteur central altération de la mémoire sensorielle Boucle phonologique Stock phonologique Répétition subvocale incertitude lors du recodage phonologique : 10/6

46. Mémoire de travail phonologique Exécuteur central Troubles de la parole gêne de la répétition subvocale Boucle phonologique Stock phonologique Répétition subvocale Stock phonologique plus sensible à la dégradation avec le temps

47. Mémoire de travail phonologique Exécuteur central Troubles de l’attention Affecte le contrôle de la boucle Boucle phonologique Stock phonologique Répétition subvocale Répétition et maintien du stock phonologique affectés

48. Mémoire de travail phonologique Anxiété défaut d’estime de soi Exécuteur central Inhibition cognitive Boucle phonologique Stock phonologique Répétition subvocale Réduction du stock phonologique > difficulté du maintien du code phonologique

49. Mémoire de travail phonologique • Un module cognitif indispensable à • La compréhension des consignes • Au maintien de l’attention • L’extension du lexique (mots nouveaux) • L’apprentissage du langage écrit : lecture et orthographe • L’arithmétique • L’apprentissage des langues étrangères

50. Mémoire de travail et apprentissage du langage écrit • Maintenir en mémoire tout en poursuivant une tâche • L’apprentissage de la voie d’assemblage : décoder lettre après lettre jusqu’à obtention de la forme phonologique complète des mots • Moins sollicitée par la voie d’adressage qui n’est fonctionnelle qu’une fois le lexique orthographique constitué