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Développement cognitif mémoire et apprentissage. Marie-No ëlle 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. Plan.

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Presentation Transcript
d veloppement cognitif m moire et apprentissage

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

slide2
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
slide3
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

fonctions cognitives
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

les fonctions cognitives
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
d veloppement des fonctions cognitives
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
d veloppement des fonctions cognitives7

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)

slide8
2. Des caractéristiques de la maturation cérébrale :

Rythmes de maturation différents selon les régions cérébrales

slide9
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

slide10

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

d veloppement des fonctions cognitives11
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.
d veloppement des fonctions cognitives12
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.
plasticit du syst me nerveux
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

de l int r t de relier fonctionnement c r bral et apprentissage
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 ?

de l int r t de relier fonctionnement c r bral et apprentissage15
De l’intérêt de relierfonctionnement cérébral et apprentissage

Bénéfices et limites de la plasticité cérébrale

l valuation du d veloppement cognitif
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
premi re tape de l valuation l examen psychologique
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

l valuation du d veloppement cognitif19
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
l valuation du d veloppement cognitif20
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
lecture neuropsychologique des donn es psychom triques
Lecture neuropsychologique des données psychométriques

Geoffroy : 9 ans et 8 mois

dyslexie-dysorthographie sévère

Classe CM1

lecture neuropsychologique des donn es psychom triques22
Lecture neuropsychologique des données psychométriques

Florian :8 ans et 9 mois

Dyslexie phonologique

Classe CM1

du retard mental aux troubles sp cifiques du d veloppement
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
les troubles cognitifs sp cifiques
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
les troubles cognitifs sp cifiques29
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
les troubles cognitifs sp cifiques30
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
d finition de la m moire
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.

le syst me de la m moire
Le système de la mémoire

Mémoire

procédurale (implicite)

déclarative (explicite)

épisodique

sémantique

Habiletés

motrices

Réponses autonomes

Conditionnement classique

Acquisition perceptive

Amorçage verbal

fonctionnement de la m moire
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

fonctionnement de la m moire35

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
diff rents syst mes de m moire

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

la m moire court terme
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

la m moire court terme38
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
d veloppement de la m moire court terme

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

la m moire de travail
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

structure de la m moire de travail

Exécuteur central

Boucle phonologique

Calepin visuo-spatial

Stock phonologique

Répétition subvocale

Récapitulation spatiale

Stock visuel

Structure de la mémoire de travail
processus impliqu s dans la m moire de travail phonologique
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
facteurs impliqu s dans le d veloppement de m moire de travail

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
m moire de travail phonologique
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

m moire de travail phonologique46
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

m moire de travail phonologique47
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

m moire de travail phonologique48
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

m moire de travail phonologique49
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
m moire de travail et apprentissage du langage crit
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
m moire de travail et lecture

femme

lecture

Lexique

orthographique

Analyse

orthographique

Voie phonologique

Voie lexicale

sens

l e c t u r e

l D k t y Y

Lexique

phonologique

l D k t y Y

/lDktyY/

/fam/

Mémoire de travail et lecture

oignon

latumoi

tsunami

monsieur

Chatalhuyuk

m moire de travail et lecture52
Mémoire de travail et lecture

La majorité des dyslexiques ont une mémoire de travail déficitaire

et un déficit de la conscience phonologique

Exécuteur central

Boucle phonologique

Déficit de la boucle phonologique

Stock phonologique

Répétition subvocale

m moire de travail et apprentissage
Mémoire de travail et apprentissage

Identifier du déficit de la mémoire de travail

  • Épreuves d’empan pendant des tâches complexes :
    • Répétition de chiffres à l’envers comparé à la répétition à l’endroit (épreuves chiffres du WISC)
    • Répétition des mots entendus pendant l’exécution d’une tâche verbale différente (jugement ou complètement de phrases)
    • Empan de comptage
m moire de travail et apprentissage54
Mémoire de travail et apprentissage

Compenser un déficit de la mémoire de travail

1. améliorer le codage phonologique

  • Exercer la conscience phonologique :

comptage de syllabes puis de phonèmes

jeux phonologiques : fusion, suppression, permutation de phonèmes (Les mots tordus de Pef)

épellation de mots : automatise la CGP et exerce la MT

  • Affiner la discrimination phonologique : (cf GSM)
m moire de travail et apprentissage55
Mémoire de travail et apprentissage

Compenser un déficit de la mémoire de travail

2. alléger le stock phonologique

Réduire le nombre d’unités à mémoriser temporairement

Faciliter la tâche cognitive complexe (décodage couleur)

S’appuyer sur les ressources en mémoire à long terme

  • Le sens des petits mots : les morphèmes
  • La connaissance à l’oral de la structure des phrases
  • Entraîner la MCT avec des mots imageables (jeu en groupe en garderie)
m moire de travail et apprentissage56
Mémoire de travail et apprentissage

Compenser un déficit de la mémoire de travail

3. favoriser le contrôle exécutif

  • Réduire les distracteurs :

placer à l’avant de la classe - segmenter les consignes et les tâches

  • Favoriser les processus cognitifs les moins coûteux :

stimuler la voie lexicale directe, même si la CGP n’est complètement maîtrisée

  • Soigner l’estime de soi
m moire de travail et apprentissage57
Mémoire de travail et apprentissage

Les autres déficits associés à la dyslexie

  • Les autres symptômes :
    • visuels : confusions de lettres - troubles neurovisuels : balayage - calibrage oculomoteurs (rééducation neurovisuelle en orthoptie)
    • auditifs : confusion de sons proches: sourdes/ sonores t/d, k/g, f/v etc…
    • séquentiels : inversion de phonèmes, de lettres
    • intégration multimodale : audio-visuelle (méthode gestuelle, Borel-Maisonny)
    • trouble visuo-attentionnel